一种在铝合金基体表面镀厚Ni-P膜的制备方法与流程

本发明属于铝基复合材料镀膜的制备技术领域，具体而言，涉及一种在铝合金基体表面镀厚ni-p膜的制备方法。

背景技术：

铝合金表面镀膜比其他金属镀膜难度要大得多，因为铝与氧有很强的亲和力，表面极易生成氧化膜，与镀层的结合力很差。传统的镀膜方法包括电镀法和直接化学镀法，这两种方法经常会出现铝合金基体与镀层之间结合不牢固，镀层起泡甚至脱落的现象。究其原因如下：①铝的标准电极电位很负在镀液中容易与点位较正的金属离子发生置换反应生成疏松层(接触层)，使镀层与铝基体的结合力下降；②铝的表面膨胀系数与大多数金属镀层的膨胀系数差距较大，铝基体与镀层之间常有氢气吸藏，加之铝合金基体内部存在的局部孔隙或气孔缺陷，往往会降低镀层与基体的结合力；要在铝合金表面获得结合力强、性能优良的非晶态厚镍-磷镀层，镀前处理是关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在铝合金基体表面镀厚ni-p膜的制备方法，以克服现有技术不能在铝合金基体表面形成一层牢固的非晶态厚镍-磷膜层的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在铝合金基体表面镀厚ni-p膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将铝合金基体材料进行预处理：包括砂纸打磨、超声清洗、除油和碱蚀处理。

步骤二、将铝合金基体材料用硝酸、氢氟酸、水配成的溶液进行出光处理。

步骤三、将铝合金基体材料用硫酸镍、氢氟酸、硼酸溶液进行活化浸镍处理。

步骤四、将铝合金基体材料用硫酸镍、次亚磷酸钠、焦磷酸钠进行碱性预镀镍处理，所述溶液配比为：硫酸镍25～30g/l、次亚磷酸钠25～30g/l，焦磷酸钠50～60g/l，用nh3·h2o调节ph约为10，反应温度为45℃，反应时间为5min。

步骤五、将铝合金基体材料进行酸性化学镀镍处理：硫酸镍25～30g/l、次亚磷酸钠30～35g/l，乳酸15～20ml/l、柠檬酸5～10g/l、无水乙酸钠15～20g/l，氟化钠1g/l，用nh3·h2o调节ph＝4.5～4.6，装载量约为1dm²/l，反应温度为88℃，每隔1h换一次镀液。

上述步骤一中，所用的砂纸型号为：120#、240#、600#、1000#、1500#；超声清洗的溶剂为：无水乙醇，清洗时间为10min；除油、碱蚀的溶液配比：碳酸钠为20g/l，磷酸钠为30g/l，氢氧化钠为5g/l，反应温度为50℃，反应时间为3～5min。

上述步骤二中，所用的出光液为：硝酸:氢氟酸:水＝3:1:1，反应时间为3～5s。

上述步骤三中，活化浸镍溶液的配比为：硫酸镍25～30g/l、氢氟酸90～100ml/l、硼酸30～40g/l，室温下反应时间为5min。

所述步骤之间均增加清洗步骤，所述清洗步骤中，采用去离子水清洗干净铝合金基体材料后再进行下一步骤操作。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明将铝合金材料经过预处理、经硝酸、氢氟酸出光后进行化学浸镍处理，并经碱性预镀、酸性化学镀镍方法，可形成牢固的镍-磷膜层，且镀速达11μm/h，本发明制备的镍-磷镀层在250℃高温下，不发生起泡和脱层现象。完全满足铝合金表面镀厚镍-磷膜技术的要求。

附图说明

图1是通过活化浸镍预处理后化学酸性镀镍7h、11h、12hni-p膜层厚度的sem图；

图2是通过活化浸镍预处理后化学酸性镀镍12hni-p膜层表面的sem图，a、b、分别为两组基体的表面形貌图，图中右下角为100μm标尺；

图3是通过活化预处理后化学酸性镀镍12hni-p膜层的xrd衍射图；

图4是通过活化预处理后化学酸性镀镍12hni-p膜层的eds能谱图。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：

一种在铝合金基体表面镀厚ni-p膜的制备方法，具体包括下述步骤：

铝合金常规打磨→超声清洗→除油、碱蚀→出光→活化浸镍→碱性预镀→酸性镀镍→清洗→烘干。

(1)基体预处理：打磨、超声清洗、除油、碱蚀。将10mm×10mm×3mm的铝合120#、240#、600#、1000#、1500#砂纸打磨，然后放入无水乙醇溶液中超声清洗10min，以除去材料表面因为打磨所携带的杂质、油污等。按照naco3为20g/l，na3po4为30g/l，naoh为5g/l的浓度比，配制碱蚀、除油溶液，反应温度为50℃，反应时间为3min。

(2)出光：配制hno3:hf:h2o＝3:1:1的出光液。将经过除油、碱蚀后的基体材料用镊子夹住迅速放入出光液中出光，等基体表面变白后立即取出，时间约为3～5s，用镊子取出后再用去离子水冲洗干净。出光可以去除铝合金表面在除油和碱蚀过程中无法去除的某些金属或者非金属杂质，同时去除碱蚀和除油过程中产生的黑色腐蚀物，使基体更光亮，同时活化基体提高结合力。

(3)活化浸镍：按照硫酸镍30g/l、氢氟酸90ml/l、硼酸40g/l的浓度比例，用去离子水配制100ml的活化浸镍液于150ml的塑料烧杯中，将经出光后的基体材料清洗干净置于活化浸镍液中，室温下反应时间为5min。用镊子取出后再用去离子水冲洗干净，此时基体表面呈现灰白色。

(4)碱性预镀镍：按照硫酸镍25g/l、次亚磷酸钠25g/l，焦磷酸钠50g/l的浓度比例，用去离子水配制100ml的碱性预镀镍液，用nh3·h2o调节ph为10，将经活化浸镍处理的基体材料放入盛有碱性预镀镍液的烧杯中，烧杯置于45℃的恒温水浴锅中，进行碱性预镀镍处理，反应时间为5min，用镊子取出后再用去离子水冲洗干净。

(5)酸性化学镀镍：按照主盐硫酸镍25g/l、还原剂次亚磷酸钠30g/l，络合剂乳酸20ml/l、络合剂柠檬酸10g/l、缓冲剂无水乙酸钠15g/l，加速剂氟化钠1g/l的浓度比例，配制成装载量(浸入镀液工件的表面积与镀液体积之比)约为1dm²/l的酸性镀镍液，用nh3·h2o调节ph＝4.5。将经过碱性预镀镍的基体材料用去离子水冲洗干净后快速放入盛有酸性镀镍液的小烧杯中，用保鲜膜包裹住烧杯口，并将其置于88℃的恒温水浴锅中反应7h，每隔1h换一次酸性镀液。

实施例2：

一种在铝合金基体表面镀厚ni-p膜的制备方法，具体包括下述步骤：

铝合金常规打磨→超声清洗→除油、碱蚀→出光→活化浸镍→碱性预镀→酸性镀镍→清洗→烘干。

(1)基体预处理：打磨、超声清洗、除油、碱蚀。将10mm×10mm×3mm的铝合120#、240#、600#、1000#、1500#砂纸打磨，然后放入无水乙醇溶液中超声清洗10min，以除去材料表面因为打磨所携带的杂质、油污等。按照naco3为20g/l，na3po4为30g/l，naoh为5g/l的浓度比，配制碱蚀、除油溶液，反应温度为50℃，反应时间为5min。

(2)出光：配制hno3:hf:h2o＝3:1:1的出光液。将经过除油、碱蚀后的基体材料用镊子夹住迅速放入出光液中出光，等基体表面变白后立即取出，时间约为3s，用镊子取出后再用去离子水冲洗干净。出光可以去除铝合金表面在除油和碱蚀过程中无法去除的某些金属或者非金属杂质，同时去除碱蚀和除油过程中产生的黑色腐蚀物，使基体更光亮，同时活化基体提高结合力。

(3)活化浸镍：按照硫酸镍25g/l、氢氟酸95ml/l、硼酸35g/l的浓度比例，用去离子水配制100ml的活化浸镍液于150ml的塑料烧杯中，将经出光后的基体材料清洗干净置于活化浸镍液中，室温下反应时间为5min。用镊子取出后再用去离子水冲洗干净，此时基体表面呈现灰白色。

(4)碱性预镀镍：按照硫酸镍30g/l、次亚磷酸钠30g/l，焦磷酸钠60g/l的浓度比例，用去离子水配制100ml的碱性预镀镍液，用nh3·h2o调节ph为10，将经活化浸镍处理的基体材料放入盛有碱性预镀镍液的烧杯中，烧杯置于45℃的恒温水浴锅中，进行碱性预镀镍处理，反应时间为5min，用镊子取出后再用去离子水冲洗干净。

(5)酸性化学镀镍：按照主盐硫酸镍26g/l、还原剂次亚磷酸钠32g/l，络合剂乳酸15ml/l、络合剂柠檬酸10g/l、缓冲剂无水乙酸钠15g/l，加速剂氟化钠1g/l的浓度比例，配制成装载量(浸入镀液工件的表面积与镀液体积之比)约为1dm²/l的酸性镀镍液，用nh3·h2o调节ph＝4.6。将经过碱性预镀镍的基体材料用去离子水冲洗干净后快速放入盛有酸性镀镍液的小烧杯中，用保鲜膜包裹住烧杯口，并将其置于88℃的恒温水浴锅中反应12h，每隔1h用换一次酸性镀液。

结果分析：由图1ni-p膜层厚度的sem图可以看出，经过活化浸镍、碱性预镀镍、酸性镀镍等工艺处理不同时间后，铝合金复合材料表面镍-磷膜层厚度可达到80μm～140μm，平均镀速约为11μm/h，膜层分布均匀。

结果分析：由图2ni-p膜层表面形貌的sem可以看出，膜层紧密结合并致密。

结果分析：由图3ni-p膜层表面形貌的xrd衍射图可以看出，在衍射角2θ约为44°～45°时，出现一个很明显的宽化衍射峰，经分析这是非晶态ni-p衍射峰的位置，说明膜层表面的主要成分为ni-p合金。

结果分析：由图4ni-p膜层eds能谱图可以看出，在所选的区域范围内，膜层ni含量约占83.56％，p含量占16.44％。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所属原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。