CN1804145A

CN1804145A - 镁合金上电镀锌的方法

Info

Publication number: CN1804145A
Application number: CN 200510048001
Authority: CN
Inventors: 周婉秋; 王晓民; 韩恩厚; 柯伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2006-07-19

Abstract

镁合金上电镀锌的方法，该方法是先对镁合金基体进行预处理，随后在镁合金基体上电沉积锌镀层。所述对镁合金基体的预处理，包括碱性浸蚀和活化两步骤；所述在镁合金上电沉积锌镀层，采用的电镀锌溶液体系是以硫酸锌为主盐，焦磷酸盐为主要络合剂。其工艺过程是：首先采用碱性浸蚀，再进行活化，经此种预处理的镁合金与随后的电镀锌镀层结合良好。用此方法所得锌镀层均匀致密，耐腐蚀性能好，既可以作为防护性镀层单独使用，也可以作为底层，在电镀锌层上化学镀镍，或沉积其它防护装饰性金属镀层。在整个工艺过程中完全不需要使用铬元素，减少对环境的污染，制备过程中产生的废水比较容易处理。

Description

镁合金上电镀锌的方法

技术领域：本发明涉及一种在镁合金上电镀锌的方法，属于金属腐蚀与防护技术领域。

背景技术：随着各种电子器材的高度集成化和日趋轻薄短小，对其散热性能和电磁屏蔽性能提出了更高的要求。镁合金以比重小、导电和导热率高等优异特性，逐渐取代导热性能差且无电磁屏蔽功能的工程塑料，成为新一代电子产品，如：笔记本电脑、手机等外壳材质的主流。

在汽车车体上大量应用镁合金，可以实现汽车轻质化。随着全球范围内的能源紧缺以及各国政府对环境保护的日益重视，汽车(尤其是轿车)的轻量化已成为世界范围内汽车工业发展的必然趋势。据测算，汽车自重减轻10％，其燃油效率可提高5.5％。将镁合金构件大量用于汽车可实现汽车的轻质化，既节约能源，同时又减少汽车温室气体排放量，降低了污染，在环境保护方面具有重大意义。世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向，并将采用镁合金件的多少作为自身车辆领先的标志。镁及镁合金已经成为现代汽车、电子、通讯及航空航天等领域的首选材料。

然而，要进一步扩大镁合金在汽车及电子产品上的应用，首先要解决镁合金的腐蚀与防护问题。镁合金是现有金属结构材料中化学活性最高的，耐腐性能很差，在使用环境下易于发生点蚀和电偶腐蚀等破坏，对于汽车及电子产品使用的安全性构成严重威胁。

在镁合金上镀覆金属镀层是镁合金腐蚀防护的主要方法之一，与其它的防护技术，如：化学转化膜加有机涂层和阳极氧化膜加有机涂层的防护方法相比，金属镀层具有导电性、可焊性，导热性优于无机膜加涂层，具有金属的质感和外观，并且可以根据产品的不同使用要求，设计镀层的组合结构，达到各种防护装饰性的要求。

镁合金上镀覆金属镀层研究最多的是化学镀镍，一般采用碱式碳酸镍或醋酸镍作为主盐，由于镁及其合金的高度化学活泼性，工件进入化学镀镍溶液后，发生强烈的腐蚀及置换反应，同时伴有大量的析氢，造成金属镍难于在镁合金基体上沉积，或沉积的镍镀层与镁合金基体结合力差，出现局部起泡或凸面起皮。这些缺陷不能保证镀层的高耐蚀性，难以达到满意的防护效果。

为了解决化学镀镍溶液对镁合金基体的腐蚀而导致的沉积困难，一般采用镀前预处理工艺对镁合金基体进行保护。前处理分为浸锌和氟化物膜两种。浸锌工艺有传统的Dow工艺以及后来对于Dow工艺进行改进后出现的Norsk Hydro工艺和WCM工艺。这几种工艺共同的特点是要经过浸蚀、活化、浸锌和氰化物镀铜后，再按照铜合金上化学镀镍的工艺，在氰化物预镀铜镀层上实施化学镀镍。

浸锌后再化学镀镍的工艺存在明显的缺陷，(1)工艺复杂，难于工业化应用(2)浸锌反应是溶液中的锌离子与镁合金基体间发生的置换反应，浸锌层与镁合金基体的结合力较差(3)对于含铝量高的镁合金如AZ91，第二相上沉积的锌镀层是无结合力的(4)氰化物使用的安全性及废液处理问题

氟化物膜预处理是用氢氟酸在镁合金基体上预先生成含氟(MgF₂)的保护层，随后进行直接化学镀镍，化学镀镍过程中脱落于镀液中的预处理氟化物膜，悬浮于溶液中，恶化镀层质量，降低镀液使用寿命。

发明内容：本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，而提出了一种新的镁合金上电镀锌的方法。该方法采用一种新的预处理方法，预先将镁合金基体在碱性溶液中进行浸蚀，水洗后进行活化。随后在镁合金上电沉积锌镀层，采用硫酸锌为主盐，焦磷酸盐为主要络合剂。本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：将镁合金工件先浸入脱脂槽中，在室温下，在丙酮试剂中在超声波作用下脱脂3～5分钟后，进入第一水槽中用流动的自来水洗涤1～2分钟，再进入第二水槽中用去离子水洗涤1～2分钟。在55～70℃下浸入碱性浸蚀液中浸泡1～2分钟，进入第三水槽经自来水洗涤1～2分钟，再进入第四水槽经去离子水洗涤1～2分钟后，在室温下进入活化液中浸泡3～5分钟。工件取出后，进入第五水槽经自来水洗涤1～2分钟，再进入第六水槽经去离子水洗涤1～2分钟后，进入电镀锌槽，进行电镀锌0.5～1.5小时。镀后的工件经过进入第七水槽经流动的自来水洗涤1～2分钟，再进入第八水槽经自来水洗涤1～2分钟后，取出烘干。

本发明与现有技术相比具有以下优点：制备成本低，操作简单，易于工业化实现，同时能够降低对于环境的污染。(1)本发明的电镀锌预处理工艺，溶液成分简单，易于控制，工艺稳定；(2)本发明的电镀锌工艺简单，所得电镀锌层与基体结合牢固，耐蚀性好，既可以作为防护性镀层单独使用，也可以作为底层在其上沉积其它镀层，为镁合金提供良好的防护；(3)在整个工艺过程中完全不需要使用铬元素，减少对环境的污染；(4)处理中产生的废水比较容易处理。

具体实施方式：

下面结合实施例对于本发明进行进一步描述。

实施例一

试验材料为AZ91D镁合金

1.脱脂：超声波作用下用丙酮溶剂洗涤，除去一般污物、烧结附着的润滑剂、切削剂等；操作温度为室温，时间为1～2分；自来水洗1～2分，去离子水洗1～2分；

2.碱性浸蚀：焦磷酸钠40g/L，碳酸钠10g/L，硝酸钠5g/L，磷酸二氢钠5g/L，温度65～70℃，时间1～5分；自来水洗1～2分，去离子水洗1～2分；

3.活化：氢氟酸30ml/L，氧化锌50g/L，温度为室温，时间1～5分；自来水洗1～2分，去离子水洗1～2分；

4.电镀锌：将经过预处理的工件浸入含有硫酸锌20g/L，焦磷酸钠60g/L，柠檬酸钠10g/L，氟化钠8g/L的电镀锌溶液中，温度50～55℃，pH＝8.0～9.0，时间为0.5～1.5小时，电流密度0.2～0.5A/dm²，可获得银白色的锌镀层。镀层均匀致密，与基体结合牢固。

实施例二

试验材料为AM60镁合金

1.脱脂：超声波作用下用丙酮溶剂洗涤，除去一般污物、烧结附着的润滑剂、切削剂等；操作温度为室温，时间为1～2分；自来水洗1～2分，去离子水洗1～2分

2.碱性浸蚀：焦磷酸钠40g/L，碳酸钠10g/L，硝酸钾8g/L，磷酸二氢20g/L，温度60～70℃，时间1～5分；自来水洗1～2分，去离子水洗1～2分；

3.活化：氢氟酸20ml/L，氟化氢铵10g/L，氧化锌40g/L，温度为室温，时间1～5分；自来水洗1～2分，去离子水洗1～2分；

4.电镀锌：将经过预处理的工件浸入含有硫酸锌20g/L，焦磷酸钾70g/L，柠檬酸钠15g/L，氟化钾5g/L的电镀锌溶液中，温度55～60℃，pH＝7.5～8.0，时间0.5～1.0小时，电流密度0.8～1.5A/dm²，可获得银白色的锌镀层。镀层均匀致密，与基体结合牢固。

Claims

1、一种镁合金上电镀锌的方法，其特征在于：(a)先对镁合金基体进行预处理；(b)随后在镁合金基体上电沉积锌镀层。

2、根据权利要求1所述的镁合金上电镀锌的方法，其特征在于：所述对镁合金基体的预处理，包括碱性浸蚀和活化两步骤。

3、根据权利要求1所述的镁合金上电镀锌的方法，其特征在于：所述在镁合金上电沉积锌镀层，采用的电镀锌溶液体系是以硫酸锌为主盐，焦磷酸盐为主要络合剂。

4、根据权利要求2所述的镁合金上电镀锌的方法，其特征在于：所述碱性浸蚀液中含有焦磷酸盐，磷酸二氢盐、碳酸盐和硝酸盐，处理温度为50～80℃。

5、根据权利要求2所述的镁合金上电镀锌的方法，其特征在于：所述活化液中含有氢氟酸、氟化物和氧化锌，处理温度为室温。

6、根据权利要求3所述的镁合金上电镀锌的方法，其特征在于：采用柠檬酸盐为辅助络合剂，氟化物为稳定剂。

7、根据权利要求6所述的镁合金上电镀锌的方法，其特征在于：它的各种成份配比，硫酸锌10～50g/L；焦磷酸盐40～120g/L；柠檬酸盐10～35g/L；氟化物5～20g/L。

8、根据权利要求6所述的镁合金上电镀锌的方法，其特征在于：它的操作温度为50-65℃，pH值为7.5～9.5，处理时间0.5～1.5小时，电流密度0.2～1.5A/dm²。

9、根据权利要求1所述的镁合金上电镀锌的方法，其特征在于：它包括脱脂工序，至少一道水洗工序；碱浸蚀工序，至少一道水洗工序；活化工序，至少一道水洗工序；电镀锌工序，至少一道水洗工序；烘干工序，脱脂工序采用超声波处理。