专利名称：镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法
技术领域：
本发明涉及一种镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，属于金属腐蚀与防护技术领域。
背景技术：
镁合金在实用金属结构材料中密度最小，为1.74g/cm3，是钢铁的1/3，铝的2/3。由于其具有质量轻、比强度高、抗冲击性能好、良好的电磁屏蔽功能及导热、导电性佳和易于回收利用等优异性能，使得镁及其合金在国防军工、交通、通讯等领域具有广阔的应用前景。
然而，镁合金是化学活泼性最高的金属材料，其标准电极电位为-2.37伏。在各种环境条件下，尤其是在氯离子存在时，镁合金极易发生腐蚀破坏。要进一步扩大镁合金在汽车及电子产品上的应用，必须解决镁合金的腐蚀与防护问题，镁合金在使用前必需进行表面防腐蚀处理。
表面处理主要采用化学转化膜加有机涂层、阳极氧化膜加有机涂层、电镀和化学镀等方法。在镁合金表面镀覆金属镀层，对镁合金进行表面改性，是解决镁合金腐蚀防护问题的有效方法之一。与化学转化膜加有机涂层和阳极氧化膜加有机涂层的表面处理方法相比，金属镀层具有能导电、可焊接、导热性好、电磁屏蔽功能佳等特点，可以根据产品的不同需求，镀覆各种金属镀层，满足产品耐腐蚀、耐磨耗、高硬度等方面的要求，同时具有金属的质感和外观。
在镁合金上镀覆金属镀层研究最多的是化学镀镍，文献报道最多的是碱式碳酸镍2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O作为主盐的体系，也有采用醋酸镍Ni(CH3COO)2·4H2O作为主盐的化学镀镍体系。以碱式碳酸镍作为主盐的体系，一般前处理采用含铬(CrO3)的酸性浸蚀，水洗后，用氢氟酸(HF)活化，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。在化学镀镍过程中，预先生成的氟化物保护膜逐渐脱落于镀液中，露出新鲜的镁基体，化学镀镍层沉积于金属基体上。这种方法存在的问题是，碱式碳酸镍分子量大，而作为沉积元素的镍在分子中所占的比例相对较小，镀液配制较为困难，需要预先用浓的氢氟酸将碱式碳酸镍溶解，氢氟酸腐蚀性极强，对操作人员的安全构成威胁。镀液中大量的氟离子的存在对于所排放的污水处理造成困难，增加了污水处理的难度和成本。沉积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。其前处理采用的铬酸盐酸洗对环境造成严重污染。
文献报道用醋酸盐作为主盐的镁合金上化学镀镍的方法，预处理采用锡酸盐转化膜作为底层，再进一步氯化亚锡敏化、氯化钯活化、焦磷酸盐还原，再进行化学镀镍。用醋酸镍作为主盐，镍在主盐分子中所占比例很小，要沉积出一定厚度的镍镀层，主盐的消耗量大，沉积时间长。此外，整个工艺过程步骤较多，不利于过程控制和工业化实现。
不论是碱式碳酸镍作为主盐还是醋酸镍作为主盐的化学镀镍体系，都是新的化学镀镍工艺，能否在工业化条件下实现稳定生产，以及镀液能否长期稳定使用，镀液的维护及废液的后处理，都需要进一步大量深入细致的工作。
硫酸镍作为主盐的化学镀镍体系，在钢铁基材上应用国内外已经是成熟的工业技术。以往的研究认为，用于钢铁材料表面处理的硫酸镍化学镀镍溶液体系不适宜在镁合金表面应用，主要原因是认为硫酸镍镀液严重腐蚀镁合金基体，造成金属表面大量析氢，使化学镀镍的沉积过程无法正常进行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出了一种新的镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，采用酸性钼酸盐溶液进行酸性浸蚀和碱性钼酸盐溶液进行碱性浸蚀，对镁合金基体进行镀前预处理。采用硫酸镍作为镁合金上化学镀镍溶液的主盐，在硫酸镍溶液中能够在镁合金上实现直接化学镀镍，沉积出化学镀镍层。
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。在室温下浸入酸性浸蚀液中浸泡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，在室温下进入碱性浸蚀液中浸泡5～8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，进入化学镀镍槽，进行化学镀镍2～4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1、本发明镀层耐蚀性好，与基体结合牢固，为镁合金提供良好的防护。其化学镀预处理工艺，溶液成分简单，易于控制，工艺稳定；2、本发明化学镀镍采用的主盐为硫酸镍，成本低、操作简单、镀液稳定性好，易于维护；3、在整个工艺过程中完全不需要使用铬元素，能够降低对于环境的污染；4、易于工业化实现，处理中产生的废水比较容易处理，
具体实施例方式下面结合实施例对于本发明进行进一步描述。
实施例1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.酸性浸蚀磷酸20ml/L、钼酸钠5g/L，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；3.碱性浸蚀钼酸铵20g/L，氢氧化钠10g/L，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；4.化学镀镍将经过预处理的工件浸入含有硫酸镍20g/L，次亚磷酸钠40g/L，柠檬酸钠15g/L，氟化氢铵12g/L的化学镀镍溶液中，控制温度为85～90℃，pH＝6～7，处理时间为2～4小时，可获得具有金属光泽的镍-磷合金镀层。镀层与基体结合牢固，磷含量为8％～10％(wt)，呈现非晶态结构。
实施例2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.酸性浸蚀磷酸15ml/L、磷酸二氢铵5g/L、钼酸铵8g/L，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；3.碱性浸蚀钼酸钠25g/L，氨水20ml/L，温度为室温，时间为2～3分；自来水洗1～2分，去离子水洗1～2分；4.化学镀镍将经过预处理的工件浸入含有硫酸镍30g/L，次亚磷酸钠45g/L，柠檬酸钠20g/L，氟化氢铵10g/L的化学镀镍溶液中，控制温度为82～85℃，pH＝5.5-6.5，处理时间为2～4小时，可获得具有金属光泽的镍-磷合金镀层。镀层与基体结合牢固，磷含量为9％～11％(wt)，呈现非晶态结构。
权利要求
1.一种镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，其特征在于(a)先对镁合金基体进行镀前预处理；(b)然后直接化学镀镍，沉积出化学镀镍层。
2.如权利要求1所述的镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，其特征在于所述对镁合金基体进行镀前预处理，包括酸性浸蚀和碱性浸蚀两个步骤。
3.如权利要求2所述的镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，其特征在于该酸性浸蚀液配方中含有磷酸，磷酸二氢盐和钼酸盐。
4.如权利要求2所述的镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，其特征在于该碱性浸蚀溶液配方中含有钼酸盐和碱。
5.如权利要求1所述的镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，其特征在于所述化学镀镍层，采用硫酸镍为主盐，次亚磷酸钠为还原剂，柠檬酸钠为还原剂，氟化氢铵为稳定剂和加速剂。
6.如权利要求5所述的镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，其特征在于其各种成份的配比，硫酸镍10～40g/L；次亚磷酸钠10～50g/L；柠檬酸钠10～45g/L；氟化氢铵5～20g/L。
7.如权利要求6所述的镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，其特征在于镀镍溶液的操作温度75～95℃，pH值为5～7，处理时间1～5小时。
8.如权利要求1所述的镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，其特征在于它包括脱脂工序，至少一道水洗工序，酸浸蚀工序，至少一道水洗工序，碱浸蚀工序，至少一道水洗工序，化学镀镍工序，至少一道水洗工序，烘干工序。脱脂工序采用超声波处理。其特征在于，脱脂、水洗、酸浸蚀和碱浸蚀所采用的温度范围为15～35℃。
全文摘要
镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法，该方法是先对镁合金基体进行镀前预处理，然后直接化学镀镍沉积出化学镀镍层。所述镀前预处理，包括酸性浸蚀和碱性浸蚀两个步骤；所述化学镀镍层，采用硫酸镍为主盐，次亚磷酸钠为还原剂，柠檬酸钠为还原剂，氟化氢铵为稳定剂和加速剂。本发明适用于在镁合金材料上进行化学镀镍，以达到对镁合金进行防护和装饰的目的。本发明具有降低生产成本、减少污染和易于工业化实现的优点。
文档编号C23G5/00GK1786265SQ20051004800
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者周婉秋, 王晓民, 韩恩厚, 柯伟 申请人:周婉秋, 韩恩厚