一种钨基粉末冶金材料电镀工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种钨基粉末冶金材料电镀工艺，包括：有机溶剂除油、电解除油、碱性电解抛光、活化、氰化镀铜、镀半光亮镍、镀亮镍。所述工艺是针对钨基粉末冶金材料本身特点开发，采用专用的电解除油溶液，增加特种碱性电解抛光溶液和活化液进行抛光和活化，取消光亮镀铜工序，改用镀半光亮镍，有效地去除零件表面的膜层，加强镀层的结合力，使材料达到了航空标准的使用要求。
【专利说明】一种钨基粉末冶金材料电镀工艺
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电镀工艺，具体涉及一种钨基粉末冶金材料电镀工艺。
【背景技术】
[0002]钨基粉末冶金材料含92%钨、5%镍和3%铜，加一些粘结剂通过模压成型，再经烧结成为一种特殊金属材料。钨基粉末冶金材料本身具有抗蚀性强、表面氧化膜致密，在高温红热时易氧化，在酸性介质中是比较稳定的，可满足一般良好环境下的使用要求。但是，在特殊环境中使用该材料制作的产品零件，如航空航天产品零件的表面耐蚀性要求较高，必须采用适当的防护技术进行表面处理。
[0003]现有技术中采用的表面处理方法有:1)浸漆:因为粉末冶金材料孔隙多有异物存在，采用蒸馏水煮沸2~4h，然后真空浸漆，自然干燥。该方法处理后的零件表面仍有析出物，不能正常使用。2)化学镀镍:采用化学镀镍处理后的零件表面的析出物明显减少，但基体与镀层的结合力差，镀层脱离，合格率很低。3)电镀镀，工艺流程为:电解除油一氰化镀铜一镀光亮铜一镀光亮镍。但是零件与镀层的结合力仍然不高，同时发现零件边缘有腐蚀现象，镀层厚度不均匀，耐蚀性也达不到航空技术标准。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种钨基粉末冶金材料电镀工艺。所述工艺是针对钨基粉末冶金材料本身特点开发，采用专用的电解除油溶液，增加特种碱性电解抛光溶液和活化液进行抛光和活化，取消光亮镀铜工序，改用镀半光亮镍，有效地去除零件表面的膜层，加强镀层的结合力，使材料达到了航空标准的使用要求。
[0005]为了实现以上目的，`本发明的技术方案是:
[0006]一种钨基粉末冶金材料电镀工艺，包括:有机溶剂除油、电解除油、碱性电解抛光、活化、氰化镀铜、镀半光亮镍、镀亮镍。
[0007]所述的有机溶剂除油的工艺为:应用汽油浸泡，将孔隙中的机油等有机物质溶解，然后再用压缩空气吹干。有机溶剂除油主要除去粉末冶金制件在机械加工时残留在孔隙中的机油等有机物质。
[0008]所述的电解除油配方及工艺条件为:碳酸钠20~40g/L，磷酸钠20~40g/L，硅酸钠3~5g/L,电流密度2~4A/dm2,阴极时间5~IOmin,阳极时间5~IOs,温度50~65。。。
[0009]所述的碱性电解抛光溶液配方及工艺条件为:氢氧化钠50g/L，碳酸钠50g/L，温度50~60°C，电流密度ΙΟΑ/dm2。钨基合金能在碱性溶液中被溶解，通过特殊碱性电解抛光溶液，用该溶液来电解除去不合格零件表面上的黑色膜层，同时降低了零件表面的粗糙度。
[0010]所述的活化溶液配方及工艺条件为:硝酸200~250mL/L，氢氟酸50~70mL/L，温度15~25°C，时间I~2min。
[0011]所述的氰化镀铜溶液配方及工艺条件为:氰化亚铜40~60g/L，氰化钠(游离)10~15g/L,氢氧化钠5~15g/L,碳酸钠O~100g/L,酒石酸钾钠40~60g/L,温度35~45°C，时间5~15min，电流密度I~3A/dm2。
[0012]所述的镀半光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍25(T300g/L，氯化镍35飞Og/L,硼酸 40~50g/L，稀土氧化物 I X Kr3~5 X l(T3g/L，ρΗ4.0 ~4.5，电流密度 0.5 ~1.2A/dm2，温度50~60°C，镀层厚度5~8 μ m。
[0013]所述的镀光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍320~340g/L，氯化钠12~Hg/L，硼酸30~35g/L，十二烷基硫酸钠约0.05g/L，光亮剂适量，pH4.2~4.6，电流密度3~6A/dm2，温度52~56°C，镀层厚度3~5 μ m。
[0014]上述稀土氧化物为氧化镧和/或氧化钇。镧和钇稀土元素位于元素周期表的第三副族，原子结构相似，最外层电子结构相同，其氧化物容易吸附且对分散能力影响大，但由于氧化镧和氧化钇均不溶于水，而易溶于酸而生成相应的盐类。因此本发明是把稀土氧化物加酸至溶解后再加入电镀液中。根据镀液成分，所述酸为盐酸和/或硫酸。
[0015]本发明经多次配方实验，发现在主成分为硫酸镍25(T300g/L，氯化镍35~50g/L，硼酸4(T50g/L的半亮镍电镀液中添加少量的稀土氧化物后，电镀时，在阴极上组成了一层阳离子层，当二价镍离子向阴极移动时，需要克服稀土离子场的作用力，使得二价镍的沉积速度降低，当电流密度大时，镍离子的运动速度增强，由于稀土离子场的作用，使电流密度大的地方稀土的离子场较电流密度低的地方强，这导致了电流密度大的地方相对镍的沉积速度减小，电流密度小的地方，例如有孔隙的地方，沉积相对增加，这样就可获得镀层致密度高的，孔隙数低，添加稀土氧化物起到了提高镀液的分散能力、使得沉积的镍结晶粒子半径从非纳米级变为纳米级， 从而获得细致光亮的镀层。
[0016]作为本发明的优选，所述镀液成分组成为:硫酸镍:25(T300g/L，氯化镍:35~50g/L，硼酸40~50 g/L，氧化镧或氧化钇IX Kr3~5X l(T3g/L，湿润剂I~3mL/L，填平剂0.2~1.0mL/L，柔软剂:T8 mL/L，水余量。
[0017]作为本发明的优选，所述镀液成分组成为:硫酸镍25(T300 g/L，氯化镍35飞Og/L,硼酸 40~50 g/L,氧化镧 2 X 10_3~4 X 10_3g/L，氧化钇 5 X 10_4~I X 10_3g/L，湿润剂 I~3 mL/L，填平剂0.2^1.0 mL/L，柔软剂3~8 mL/L，水余量。
[0018]进一步地，本发明所述镀液成分组成为:硫酸镍280g/L，氯化镍45g/L，硼酸45g/L,氧化镧3 X l(T3g/L，氧化钇I X l(T3g/L，湿润剂2mL/L，填平剂0.5mL/L,柔软剂6mL/L，水余量。
[0019]为了进一步提高镀层的致密性及镀液的分散力，降低电镀时副反应的发生，本发明还应考虑稀土氧化物与其它添加剂的配合，介于此，本发明上述柔软剂为己炔二醇和水杨酸钠、HD-N等，长期实践证明这些物质在电镀过程中可对减少镀层应力，提高其柔软性和增加深镀能力有良好的效果；上述填平剂为丁炔二醇及其衍生物；上述湿润剂为市售半亮镍低泡湿润剂。综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下突出优点及有益效果:
[0020]1、采用本发明的半亮镍电镀液半亮镍镀层更加光亮且致密，本发明的电镀液能使亮镍镀层所沉积的晶粒直径降低到100纳米以下，与现有的多层镍体系组成的双层镍相比具有更好的耐腐蚀性能；
[0021]2、本发明通过添加少量的稀土氧化物，并与其它添加剂相配合，经合理的配比，所得镀层单位面积孔隙数低，通常半亮镍镀层的孔隙数为10-20个/cm2，本发明能使其降低到5个/cm2以下；
[0022]3、本发明的半亮镍电镀液分散能力好，镀液的分散能力也称为均镀能力，即镀液使镀层均匀分布的能力，该能力的大小是衡量镀液性能好坏的重要标志，采用远、近阴极法对本发明镀液分散能力进行测量，本发明的镀液分散能力均在98.8%以上。
[0023]4.所述工艺是针对钨基粉末冶金材料本身特点开发，采用专用的电解除油溶液，增加特种碱性电解抛光溶液和活化液进行抛光和活化，取消光亮镀铜工序，改用镀半光亮镍，有效地去除零件表面的膜层，加强镀层的结合力，使材料达到了航空标准的使用要求。
【具体实施方式】
[0024]为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0025]一种钨基粉末冶金材料电镀工艺，包括:有机溶剂除油、电解除油、碱性电解抛光、活化、氰化镀铜、镀半光亮镍、镀亮镍。
[0026]实施例1
[0027]所述的电解除油配方及工艺条件为:碳酸钠20g/L，磷酸钠20g/L，硅酸钠3g/L，电流密度2A/dm2，阴极时间5min，阳极时间5s，温度50°C。
[0028]所述的碱性电解抛光溶液配方及工艺条件为:氢氧化钠50g/L，碳酸钠50g/L，温度50~60°C，电流密度ΙΟΑ/dm2。钨基合金能在碱性溶液中被溶解，通过特殊碱性电解抛光溶液，用该溶液来电解除去不合格零件表面上的黑色膜层，同时降低了零件表面的粗糙度。
[0029]所述的活化溶液配方及工艺条件为:硝酸200mL/L，氢氟酸50mL/L，温度15~25°C，时间 Imin。
`[0030]所述的氰化镀铜溶液配方及工艺条件为:氰化亚铜40g/L，氰化钠(游离)10g/L，氢氧化钠5g/L，碳酸钠10g/L，酒石酸钾钠40g/L，温度35~45°C，时间5min，电流密度IA/dm2。
[0031]所述的镀半光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍250g/L，氯化镍35g/L，硼酸40g/L，氧化镧IX l(T3g/L，湿润剂lmL/L，填平剂0.2mL/L，柔软剂6mL/L，水余量，pH4.0,电流密度0.5A/dm2，温度50~60°C，镀层厚度5 μ m。
[0032]所述的镀光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍320g/L，氯化钠12g/L，硼酸30g/L，十二烷基硫酸钠约0.05g/L，光亮剂适量，pH4.2，电流密度3A/dm2，温度52~56°C，镀层厚度3 μ m。
[0033]实施例2
[0034]所述的电解除油配方及工艺条件为:碳酸钠40g/L，磷酸钠40g/L，硅酸钠5g/L，电流密度4A/dm2，阴极时间IOmin,阳极时间10s，温度50~65。。。
[0035]所述的碱性电解抛光溶液配方及工艺条件为:氢氧化钠50g/L，碳酸钠50g/L，温度50~60°C，电流密度ΙΟΑ/dm2。钨基合金能在碱性溶液中被溶解，通过特殊碱性电解抛光溶液，用该溶液来电解除去不合格零件表面上的黑色膜层，同时降低了零件表面的粗糙度。
[0036]所述的活化溶液配方及工艺条件为:硝酸250mL/L，氢氟酸70mL/L，温度15~25°C，时间 2min。
[0037]所述的氰化镀铜溶液配方及工艺条件为:氰化亚铜60g/L，氰化钠(游离)15g/L，氢氧化钠15g/L，碳酸钠100g/L，酒石酸钾钠60g/L，温度45°C，时间15min，电流密度3A/dm2。
[0038]所述的镀半光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍300g/L，氯化镍50g/L，硼酸50g/L,氧化钇5 X 10_3，湿润剂3mL/L，填平剂1.0mL/L,柔软剂8mL/L，水余量，pH4.5，电流密度1.2A/dm2，温度50~60°C，镀层厚度8 μ m。
[0039]所述的镀光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍340g/L，氯化钠14g/L，硼酸35g/L，十二烷基硫酸钠约0.05g/L，光亮剂适量，pH4.6，电流密度6A/dm2，温度52~56°C，镀层厚度5 μ m。
[0040]实施例3
[0041]所述的电解除油配方及工艺条件为:碳酸钠30g/L，磷酸钠30g/L，硅酸钠4g/L，电流密度3A/dm2，阴极时间7min，阳极时间8s，温度50~65°C。
[0042]所述的碱性电解抛光溶液配方及工艺条件为:氢氧化钠50g/L，碳酸钠50g/L，温度50~60°C，电流密度ΙΟΑ/dm2。钨基合金能在碱性溶液中被溶解，通过特殊碱性电解抛光溶液，用该溶液来电解除去不合格零件表面上的黑色膜层，同时降低了零件表面的粗糙度。
[0043]所述的活化溶液配方及工艺条件为:硝酸225mL/L，氢氟酸60mL/L，温度15~25°C，时间 1.5min。
[0044]所述的氰化镀铜溶液配方及工艺条件为:氰化亚铜50g/L，氰化钠(游离)12.5g/L，氢氧化钠10g/L，碳酸钠50g/L，酒石酸钾钠50g/L，温度35~45°C，时间lOmin，电流密度2A/dm2。
[0045]所述的镀半光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍280g/L，氯化镍45g/L，硼酸45g/L,氧化钇2 X 10_3，氧化钇5 X 10_4，湿润剂2mL/L，填平剂0.6mL/L,柔软剂5mL/L，水余量，ρΗ4.2，电流密度0.8A/dm2，温度50~60°C，镀层厚度6 μ m。
[0046]所述的镀光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍330g/L，氯化钠13g/L，硼酸33g/L，十二烷基硫酸钠约0.05g/L，光亮剂适量，pH4.4，电流密度5A/dm2，温度52~56°C，镀层厚度4 μ m。
[0047] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种钨基粉末冶金材料电镀工艺，包括:有机溶剂除油、电解除油、碱性电解抛光、活化、氰化镀铜、镀半光亮镍、镀亮镍； 所述的有机溶剂除油的工艺为:应用汽油浸泡，将孔隙中的机油等有机物质溶解，然后再用压缩空气吹干；有机溶剂除油主要除去粉末冶金制件在机械加工时残留在孔隙中的机油等有机物质； 所述的电解除油配方及工艺条件为:碳酸钠20~40g/L，磷酸钠20~40g/L，硅酸钠3~5g/L，电流密度2~4A/dm2，阴极时间5~lOmin，阳极时间5~10s，温度50~65°C; 所述的碱性电解抛光溶液配方及工艺条件为:氢氧化钠50g/L，碳酸钠50g/L，温度50~60°C，电流密度ΙΟΑ/dm2 ； 所述的活化溶液配方及工艺条件为:硝酸200~250mL/L，氢氟酸50~70mL/L，温度15 ~25°C，时间 I ~2min ； 所述的氰化镀铜溶液配方及工艺条件为:氰化亚铜40~60g/L，氰化钠(游离)10~15g/L,氢氧化钠5~15g/L,碳酸钠O~100g/L,酒石酸钾钠40~60g/L,温度35~45°C,时间5~15min,电流密度I~3A/dm2 ； 所述的镀半光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍25(T300g/L，氯化镍35~50g/L，硼酸 40~50g/L，稀土氧化物 IX 10_3~5X 10_3g/L，ρΗ4.0 ~4.5，电流密度 0.5 ~1.2A/dm2，温度50~60°C,镀层厚度5~8 μ m ; 所述的镀光亮镍溶液配方及工艺条件为:硫酸镍320~340g/L，氯化钠12~14g/L，硼酸30~35g/L，十二烷基硫酸 钠约0.05g/L，光亮剂适量，pH4.2~4.6，电流密度3~6A/dm2，温度52~56°C，镀层厚度3~5 μ m。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于:所述镀液成分组成为:硫酸镍25(T300g/L，氯化镍35~50g/L，硼酸40~50g/L，氧化镧或氧化钇I X 10_3~5 X 10_3g/L，湿润剂I~3 mL/L，填平剂0.2^1.0 mL/L，柔软剂3~8 mL/L，水余量。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于:所述镀液成分组成为:硫酸镍25(T300g/L，氯化镍 35~50g/L，硼酸 40~50g/L，氧化镧 2X 10_3~4X 10_3g/L，氧化钇 5X 10_4~I X 10_3g/L，湿润剂f 3 mL/L，填平剂0.2^1.0 mL/L，柔软剂3~8mL/L，水余量。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于:所述镀液成分组成为:硫酸镍280g/L，氯化镍45g/L,硼酸45g/L,氧化镧3X l(T3g/L,氧化乾I X l(T3g/L,湿润剂2mL/L,填平剂0.5mL/L，柔软剂6mL/L，水余量。
5.根据权利要求2或3或4所述的工艺，其特征在于:所述填平剂为丁炔二醇及其衍生物。
【文档编号】C25D3/12GK103806028SQ201210453656
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2012年11月12日
【发明者】刘茂见 申请人:无锡三洲冷轧硅钢有限公司