CN1737205A

CN1737205A - 镁合金表面处理的方法

Info

Publication number: CN1737205A
Application number: CN 200510017804
Authority: CN
Inventors: 杨昇; 刘忠侠; 王明星; 宋天福; 翁永刚; 左秀荣
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2006-02-22

Abstract

一种镁合金表面处理的方法，其特征在于：将清洁处理后的镁合金作为阴极，工业纯铝作为阳极分别放入电镀液中，通入直流电进行电镀，直流电压为3.0－6.0V，电镀液为AlCl₃与无机熔盐或与有机熔盐组成的混合液，电镀温度、电流密度根据熔盐类别确定。电镀液可以选用AlCl₃－NaCl或AlCl₃－NaCl－KCl系无机熔盐，也可以选用卤化烷基吡啶类或卤化烷基咪唑类有机熔盐与AlCl₃组成电镀用熔盐体系。本发明的优点在于：通过在镁合金表面电镀铝，利用金属铝良好的防护和可装饰性能，提高镁合金的应用性能，且使镁合金表面处理的成本大幅降低，防护性能得到提高。

Description

镁合金表面处理的方法

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理的方法，特别是一种在镁合金表面电镀铝的方法。

背景技术

镁合金因其所具有的重量轻、刚度高、耐冲击、电磁兼容性好、散热能力强、加工方便、易于回收和符合环保要求等优良的综合性能，被誉为21世纪最理想的电子产品壳体材料并可在交通运输领域广泛应用。

镁合金虽有诸多优异性能，但因其化学性质活泼，易受到侵蚀，其在空气中自然钝化形成的碱式碳酸盐膜薄而酥松，防护性很差，因此镁合金作为结构材料必须采取可靠的表面防护措施，现阶段，镁合金表面防护成本占合金制品加工成本的近80％，是制约镁合金广泛应用的最主要因素。目前，镁合金采用的表面处理方法，主要有化学转化处理、化学氧化及电化学氧化(阳极氧化)处理、有机涂层处理、表面改性处理、金属镀层处理等。

化学转化处理主要有铬酸盐处理、锡酸盐处理和磷化处理等，主要用于为后续的有机涂层处理打底；化学氧化处理和一般的阳极氧化处理，由于氧化膜的防护性能达不到单独使用的要求，一般只用作装饰和中间工序防护；有机涂层因质软且易剥落，防护性能一般；表面改性处理包括微弧氧化、激光表面处理、离子注入、物理气相沉积(PVD)及等离子体注入沉积(IBAD)等，是近年来兴起的镁合金表面耐蚀强化新技术，这几种技术尚处在研究之中，离实际应用还有距离；金属镀层处理目前主要是化学镀镍后再电镀耐蚀金属，但大量生产中存在化学镀镍液稳定性不够好，最后镀耐蚀金属的镀液中通常含有氰化物，对环境存在污染等问题，在这些方面还有待改进。

从许多方面来看，铝都是理想的涂层材料：防护性能优异，导电导热性能及机械性能好，而且铝涂层还可以进行各种阳极氧化、电解着色等不同的后处理，满足诸如耐腐蚀、装饰、耐磨损、电绝缘等性能要求。比较成熟的铝涂层工艺有物理气相沉积、热浸、喷涂和电镀，前几种方法需要在较高温度下进行，会对镁合金的组织、性能产生影响，而电镀法可在接近常温下进行，不会影响基体材料的力学性能，而且镀层纯度高、孔隙少，厚度和质量容易控制。

电镀铝的研究起初是在有机溶剂体系中进行的.已经开发出多种有机溶剂配方。利用有机溶剂体系镀铝，可在低于100℃温度下操作，不会影响基体材料的力学性能，电沉积过程中既不会产生氢也不会产生腐蚀性产物，电流效率高。随着电镀铝研究工作的不断开展，人们发现在有机溶剂中电镀铝有着许多操作上的不便，特别是对湿气和氧敏感，必须在惰性气氛保护下进行，并且铝的沉积速率较低。且得到的铝镀层质量不稳定，于是便开始寻求另一种无水溶剂——熔融盐来电镀铝。

虽然熔盐电镀铝工艺研究起步较晚，但在一些发达国家发展非常迅速，并已将该项技术应用于电子、光学、航空等高技术领域。我国在这方面的研究报道较少。电镀铝的熔盐包括两类：无机熔盐和有机熔盐。熔盐电镀铝是从无机熔盐开始研究的。已经研究过的常见的无机镀液配方有AlCl₃-NaCl和AlCl₃-NaCl-KCl体系。用这些熔盐体系电镀铝，可在100-200℃温度下操作，镀层质量优良，还可以通过控制电流密度和电镀时间得到所需厚度的铝镀层，但需要电镀铝的整个过程在密封装置中通入氮气或氩气等惰性气体保护下才能进行。有机熔盐镀液一般是由AlCl₃-有机盐组成。研究较多和具有代表性的有机盐有①卤化烷基呲啶类.如溴化乙基呲啶(EPB)，氯化n-丁基呲啶(BPC)；②卤化烷基咪唑类，如氯化1-甲基-3乙基咪唑(MEIC)，氯化1，2甲基-3丙基咪唑类(DMFIC)；③氯化烷芳基铵盐类，如氯化三甲基苯铵(TMPAC)等几类。有机熔盐镀液可在常温下使用，不仅能够减少能耗，降低生产成本，而且不会影响基体材料的力学性能，有良好的应用前景。

目前电镀铝的基材主要有碳、铜和钢铁等，在镁合金表面镀铝还未见报道。由于铝的电镀已可在常温下进行，不会因高温而使镁合金燃烧或材料的性能发生改变，因而在镁合金表面电镀铝是完全可行的。

发明内容

本发明的目的正是基于上述现有技术状况，而研制出的一种镁合金表面处理的方法，通过在镁合金表面电镀铝，利用金属铝良好的防护和可装饰性能，提高镁合金的应用性能。通过该方法，必将使镁合金表面处理的成本大幅降低，防护性能得到提高，并最终推动镁合金的广泛应用。

本发明的目的是通过以下方案来实现的：一种镁合金表面处理的方法，将清洁处理后的镁合金作为阴极，工业纯铝作为阳极分别放入电镀液中，通入直流电进行电镀，直流电压为3.0-6.0v，电镀液为AlCl₃与无机熔盐或与有机熔盐组成的混合液，电镀温度、电流密度根据熔盐类别确定。

在本发明中，选用无机熔盐体系时，电镀液为AlCl₃与NaCl熔盐组成的混合液，AlCl₃摩尔分数占60-80％，其余为NaCl；电镀液也可为AlCl₃与NaCl和KCl熔盐组成的混合液，AlCl₃摩尔分数占60-80％，其余为等摩尔的NaCl和KCl；电镀温度为100-250℃，电流密度0.1-15A/cm²。

选用有机熔盐体系时，电镀液为AlCl₃与卤化烷基呲啶类(如：氯化n-丁基呲啶<BPC>)或卤化烷基咪唑类(如：氯化1-甲基-3乙基咪唑<MEIC>)熔盐组成的混合液，AlCl₃摩尔分数占50-70％，其余为有机盐，电镀温度为10-80℃，电流密度0.1-3A/cm²。

本发明的优点在于：通过在镁合金表面电镀铝，利用金属铝良好的防护和可装饰性能，提高镁合金的应用性能。通过该方法，必将使镁合金表面处理的成本大幅降低，防护性能得到提高，并最终推动镁合金的广泛应用。该方法由于选用AlCl₃与无机熔盐或与有机熔盐组成的电镀液，在具体操作过程中无有害物质排出，对环境无污染，且可在常温下进行，不仅能够减少能耗，降低生产成本，而且不会影响基体材料的力学性能，对镁合金的应用前景意义非凡。

具体实施方式

本发明将在以下的实施例中作更详细的说明，但并不限制本发明。

实施例1：

样品为挤压态AZ31D镁合金，其具体操作步骤为：

1.机械除污：用喷砂或砂纸研磨，除去毛刺、牢固的氧化物、挤压用润滑剂、脱模剂、铸造砂、切削油等异物，减小表面粗糙度；水洗；

2.碱洗脱脂：用10g/l氢氧化钠、15g/l磷酸钠、15g/l碳酸钠混合溶液洗涤，除去一般污物、烧结附着的润滑剂、切削触等；温度控制在90℃，时间为3min；水洗；

3.酸洗：用浓的氢氟酸(11％)浸洗，除去脱脂中未除去的氧化皮、腐蚀产物、烧结附着的润滑剂、带入的润滑剂及其他污物；温度为20℃，时间为1min；水洗、真空烘干；

4.电镀：将通过清洁处理的镁合金作为阴极，将工业纯铝作为阳极分别放入电镀液中，通入直流电进行电镀。电镀液成分为：AlCl₃摩尔分数占65％，其余为等摩尔的NaCl和KCl；电镀温度为：150℃；电压为4.0V；电流密度为：1A/cm²；时间为1min。

实施例2：

样品为挤压态AZ91D镁合金，其具体操作步骤为：

1.清洁预处理(包括机械除污、碱洗脱脂、酸洗等，基本同实施例1)

2.电镀：将通过清洁处理的镁合金作为阴极，将工业纯铝作为阳极分别放入电镀液中，通入直流电进行电镀。电镀液成分为：AlCl₃摩尔分数占75％，其余为NaCl；电镀温度为：200℃；电压为4.0v；电流密度为：5A/cm²；时间为30s。

实施例3：

样品为挤压态AZ31D镁合金，其具体操作步骤为：

2.电镀：将通过清洁处理的镁合金作为阴极，将工业纯铝作为阳极分别放入电镀液中，通入直流电进行电镀。电镀液成分为：AlCl₃摩尔分数占65％，其余为氯化1-乙基-3-甲基咪唑(MEIC)；电镀温度为：20℃；电压为5.0v；电流密度为：3A/cm²；时间为30s。

实施例4：

样品为挤压态AZ91D镁合金，其具体操作步骤为：

2.电镀：将通过清洁处理的镁合金作为阴极，将工业纯铝作为阳极分别放入电镀液中，通入直流电进行电镀。电镀液成分为：AlCl₃摩尔分数占55％，其余为氯化1-丁基吡啶(BPC)；电镀温度为：60℃；电压为4.5v；电流密度为：1A/cm²；时间为1min。

本发明不受上述实施例的限制，该实施例仅是用来进行举例说明，且其在本专利申请限定保护范围内可以有多种不同的变化。

Claims

1、一种镁合金表面处理的方法，其特征在于：将清洁处理后的镁合金作为阴极，工业纯铝作为阳极分别放入电镀液中，通入直流电进行电镀，直流电压为3.0-6.0v，电镀液为AlCl₃与无机熔盐或与有机熔盐组成的混合液，电镀温度、电流密度根据熔盐类别确定。

2、根据权利要求1所述的镁合金表面处理的方法，其特征在于：电镀液为AlCl₃与NaCl熔盐组成的混合液，AlCl₃摩尔分数占60-80％，其余为NaCl，电镀温度为100-250℃，电流密度0.1-15A/cm²。

3、根据权利要求1所述的镁合金表面处理的方法，其特征在于：电镀液为AlCl₃与NaCl和KCl熔盐组成的混合液，AlCl₃摩尔分数占60-80％，其余为等摩尔的NaCl和KCl，电镀温度为100-250℃，电流密度0.1-15A/cm²。

4、根据权利要求1所述的镁合金表面处理的方法，其特征在于：电镀液为AlCl₃与卤化烷基呲啶类或卤化烷基咪唑类熔盐组成的混合液，AlCl₃摩尔分数占50-70％，其余为有机盐，电镀温度为10-80℃，电流密度0.1-3A/cm²。

5、根据权利要求4所述的镁合金表面处理的方法，其特征在于：卤化烷基呲啶类熔盐为氯化n-丁基呲啶(BPC)。

6、根据权利要求4所述的镁合金表面处理的方法，其特征在于：卤化烷基咪唑类熔盐为氯化1-甲基-3乙基咪唑(MEIC)。