专利名称：锌铝基合金化学镀镍前处理方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学镀镍前处理方法，尤其涉及一种应用于锌铝基合金化学镀镍前 处理方法。
背景技术：
锌铝基合金因其性能优良、原材料成本低、熔化能耗低而倍受人们的重视。锌铝基 合金取代铜合金不仅减轻重量、提高使用寿命，而且仅从密度差和原材料两方面可使零 部件的成本降低40%~60%。另外，我国铜资源短缺，锌、铝资源相当丰富，因此大力 研究和推广锌铝基合金的应用具有重要的经济意义。尽管锌铝基合金有很多优点，但是 锌铝基合金耐腐蚀性能差，如果能够提高锌铝基合金的耐腐蚀性能，将大大拓宽锌铝基 合金的用途。
提高锌铝基合金耐腐蚀性能主要是通过表面处理的方法。在现有的技术中，对于锌 铝基合金的表面处理方法主要有电镀、化学镀、有机涂覆、真空镀膜等，其中化学镀技 术所制备的防护层综合性能最佳。但是由于锌铝基合金中，铝非常活泼，而且铝和锌都 是两性金属，在酸性和碱性镀液中都会发生反应，致使所得镀层很容易出现镀层起皮、 脱落等现象。为此，出现了一种化学镀镍前的活化溶液，以提高镀层的结合力和相应的 防护性，参考中国发明专利申请公开CN1425798A，名称为《化学镀镍前铝合金的活 化溶液》(申请号为02145571.6)。还有通过除去表面氧化层及使用金属洗涤剂除油，具 体可参考发明专利号为ZL88105179.9的中国发明专利《化学性质不稳定金属工件表面 化学镀镍工艺》(授权公告号CN1023026C)。再如专利号为200310107263.4的中国发 明专利《化学镀镍磷合金的方法》(授权公告号CN1313641C)，该专利中预处理过程包 括化学除油、水洗、机械打磨、水洗、酸洗、水洗、酸洗活化和水洗。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而另外提供一种锌铝基 合金化学镀镍前处理方法，通过该方法在锌铝基合金表面获得一层致密的具有催化活性 的薄膜，从而起到保护基体、提高镀层与基体结合力的作用。
本发明所要解决的第二个技术问题是锌铝基合金化学镀镍前处理方法的应用。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为一种锌铝基合金化学镀镍前处理方法，依次包括如下步骤①碱性除油；②化学抛光；③超声波除油；④硝酸酸洗; ⑤柠檬酸钠活化；⑥浸锌；⑦浸镍盐活化。
作为优选，步骤①中所述的碱性除油中碱性除油液各组分及其配比如下
氢氧化钠8 12g/L;
磷酸钠50~70g/L;
碳酸钠30~50g/L; 硅酸钠6~12g/L; OP-10乳化剂l 2g/L; 十二垸基磺酸钠0.02~0.05g/L;
其余为水，
并且，碱性除油液的pH值调整为9一0，除油时间为3 5分钟。 所述的步骤②中所述的化学抛光所采用的化学抛光剂由质量分数为85±5%的磷 酸、质量分数为98±2%的硫酸、质量分数为69±5%的硝酸混合而成，其中磷酸、硫 酸、硝酸依次占总体积的80±5%、 10±5。％和10±5%，化学抛光剂加热到80 88'C，
化学抛光时间为8 12秒。优选是，化学抛光剂由质量分数为85%的磷酸、质量分数为
98%的硫酸、质量分数为69%的硝酸混合而成，其中磷酸、硫酸、硝酸依次占总体积的 80%、腦和10%。
作为优选，步骤③中所述的超声波除油所采用的除油液各组分及其配比如下
氢氧化钠8~12g/L;
磷酸钠50~70g/L;
碳酸钠30~50g/L;
硅酸钠6~12g/L;
OP-10乳化剂l~2g/L;
十二烷基磺酸钠0.02~0.05g/L;
其余为水，
并且，除油液的温度为40 60°C，pH值调整为9.0 9.5，超声波的频率为28士5kHz、 功率为100 250W，超声波除油时间为2 4分钟。
作为优选，步骤 中所述的硝酸酸洗所采用的酸洗液各组分及其配比如下 硝酸30~50g/L; 硫脲l~2mg/L; 其余为水，
并且，酸洗时间为10 30秒。
作为优选，步骤⑤中所述的柠檬酸钠活化所采用的活化液为质量百分数为2%~8% 的柠檬酸钠，活化时间为0.5~1分钟。作为优选，步骤⑥中所述的浸锌所采用的浸锌液各组分及其配比如下
氢氧化钠120 150g/L; 氧化锌30~35g/L; 氯化铁0.5-1 g/L;
硝酸钠l~2g/L;
其余为水，
并且，浸锌时间为0.5 1分钟。
作为优选，步骤⑦中所述的浸镍盐活化所采用的活化液各组分及其配比如下
氨基磺酸镍28~36g/L; 焦磷酸钠30 40g/L; 甘氨酸20~30g/L; 其余为水，
并且，溶液的pH为11.5-12.5，活化时间为1 5分钟。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为锌铝基合金化学镀镍前处理
方法的应用，其特征在于该方法中的锌铝基合金满足如下要求锌和铝的质量之和占合
金总质量百分数的50%~99.5%，其余成分为铜、镁、镍、锰、锡中的一种金属或一种 以上金属的组合。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过本发明可以在锌铝基合金表面获得一层
致密的具有催化活性的薄膜，从而起到保护基体、提高镀层与基体结合力的作用，为后
续化学镀镍奠定了基础；另外，避免了锌镀层在化学镀镍液中的溶解而造成化学镀液寿 命縮短的现象。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
锌铝基合金经碱性除油3~5 min后，清水清洗，然后浸入加热后的化学抛光液中 8~12s，清洗后放入超声波除油液中除油2 4min，接着用清水洗净，硝酸酸洗10~30s， 柠檬酸钠活化0.5 lmin。把活化后的锌铝基合金经过浸锌、浸镍盐活化、最后放入化学 镀槽施镀。
实施例l:把含锌和铝质量百分数之和为50%，其余成分为镁、镍、锰的锌铝基合 金投入到含氢氧化钠10g/l、磷酸钠60g/l、碳酸钠40g/l、硅酸钠8g/l、 OP-10乳化剂lg/l、 十二烷基磺酸钠0.03g/l的碱性除油液中除油，其中碱性除油液的pH值为9.5，除油时 间为4min。接着清洗，然后投入热到84。C的化学抛光液中，化学抛光剂由质量分数为 85%的磷酸、质量分数为98%的硫酸、质量分数为69%的硝酸混合而成，其中磷酸、 硫酸、硝酸依次占总体积的80%、 10%和10%，等待10s后，取出清洗，转到温度为50°C， pH值为9.5的除油液中超声波除油，除油液各组分及其配比是氢氧化钠10g/L， 磷酸钠60g/L，碳酸钠40g/L，硅酸钠9g/L，OP-10乳化剂1.5g/L，十二烷基磺酸钠0.03g/L; 其余为水，其中超声波的频率为28kHz、功率为150W,超声波除油时间为3min。超声 波除油后，再清洗，放入含HN03 40g/l、硫脲lmg/l的溶液中，20s后取出放入质量分 数为6%的柠檬酸钠溶液中，经过0.5min取出，然后放入含氢氧化钠130g/l、氧化锌35 g/l、氯化铁0.5g/1、硝酸钠lg/l的溶液中，浸没时间为lmin,再取出放入含氨基磺酸 镍32g/1、焦磷酸钠30g/1、甘氨酸30g/l的溶液中，其中溶液的pH为12，浸没时间为 3 min，最后把锌铝基合金放入到化学镀镍溶液中施镀一小时，得到了结合力较好的镀 层，镀层经热震试验后，无起泡、脱落的现象，同时镀层能耐80小时的盐雾试验。在 其他条件相同的情况下，未经浸锌处理而施鍍的样品表面有腐蚀小孔，镀层不完整。另 外，用硫酸活化后的样品成深灰色，而用硝酸中添加硫脲的溶液来活化，活化后的样品 是白色的；而且施镀后，用硝酸中添加硫脲的溶液来活化的样品镀层结合力好，120°C 的温度烘干后无起皮现象。而用硫酸活化的样品经施镀后，12(TC的温度烘干时产生了 起皮现象。
实施例2:把含锌和铝质量百分数之和为82%，其余成分为镍和锡的锌铝基合金投 入到含氢氧化钠12 g/1、磷酸钠50 g/1、碳酸钠50 g/1、硅酸钠12 g/l、 OP-10乳化剂2 g/1、 十二垸基磺酸钠0.02 g/1的碱性除油液中除油，其中碱性除油液的pH值为9.0，除油时 间为5min。接着清洗，然后投入热到88'C的化学抛光液中，化学抛光剂由质量分数为 85%的磷酸、质量分数为98%的硫酸、质量分数为69%的硝酸混合而成，其中磷酸、 硫酸、硝酸依次占总体积的80%、 10%和10%，等待8s后，取出清洗，转到温度为60 'C， pH值为9.0的除油液中超声波除油，除油液各组分及其配比是氢氧化钠12g/L，磷 酸钠50g/L，碳酸钠50g/L，硅酸钠12g/L， OP-10乳化剂2g/L，十二烷基磺酸钠0.02g/L; 其余为水，其中超声波的频率为28kHz、功率为250W，超声波除油时间为2min。超声 波除油后，再清洗，放入含HN03 50g/l、硫脲2mg/l的溶液中，10s后取出放入质量分 数为8%的柠檬酸钠溶液中，经过lmin取出，然后放入含氢氧化钠150g/l、氧化锌30g/1、 氯化铁1 g/l、硝酸钠2 g/1的溶液中，浸没时间为0.5min，再取出放入含氨基磺酸镍36 g/1、 焦磷酸钠35g/1、甘氨酸25 g/l的溶液中，其中溶液的pH为12.5，浸没时间为lmin， 最后把锌铝基合金放入到化学镀镍溶液中施镀一小时，得到了结合力较好的镀层，镀层 经热震试验后，无起泡、脱落的现象，同时镀层能耐72小时的盐雾试验。在其他条件 相同的情况下，未经浸镍处理而施镀的样品表面有起皮的现象，耐中性盐雾的时间只有 20小时。
实施例3:把含锌和铝质量百分数之和为99.5%，其余成分为铜的锌铝基合金投入 到含氢氧化钠8g/1、磷酸钠70g/1、碳酸钠30g/1、硅酸钠6g/1、 OP-10乳化剂1.5g/l、 十二烷基磺酸钠0.05g/l的碱性除油液中除油，其中碱性除油液的pH值为9.2，除油时间为3min。接着清洗，然后投入热到80'C的化学抛光液中，化学抛光剂由质量分数为85%的磷酸、质量分数为98%的硫酸、质量分数为69%的硝酸混合而成，其中磷酸、硫酸、硝酸依次占总体积的80%、 10%和10%，等待12s后，取出清洗，转到温度为40°C， pH值为9.2的除油液中超声波除油，除油液各组分及其配比是氢氧化钠8g/L，磷酸钠70g/L，碳酸钠30g/L，硅酸钠6g/L， OP-10乳化剂lg/L，十二垸基磺酸钠0.05g/L;其余为水，其中超声波的频率为28kHz、功率为IOOW，超声波除油时间为4min。超声波除油后，再清洗，放入含HN03 30g/l、硫脲1.5mg/I的溶液中，30s后取出放入质量百分数为2%的柠檬酸钠溶液中，经过0.75min取出，然后放入含氢氧化钠120g/l、氧化锌32g/1、氯化铁0.5g/1、硝酸钠lg/l的溶液中，浸没时间为0.75min，再取出放入含氨基磺酸镍28g/1、焦磷酸钠30g/1、甘氨酸20g/l的溶液中，其中溶液的pH为11.5，浸没时间为5min，最后把锌铝基合金放入到化学镀镍溶液中施镀一小时，得到了结合力较好的镀层，镀层经热震试验后，无起泡、脱落的现象，同时镀层能耐'104小时的盐雾试验。在其他条件相同的情况下，未经化学抛光处理的样品，经热震试验后镀层有鼓起、脱落现象；而未经超声波除油的样品，在同一批样品种，部分样品放置两天后有起皮的现象。
权利要求
1、一种锌铝基合金化学镀镍前处理方法，依次包括如下步骤①碱性除油；②化学抛光；③超声波除油；④硝酸酸洗；⑤柠檬酸钠活化；⑥浸锌；⑦浸镍盐活化。
2、 根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤①中 所述的碱性除油中碱性除油液各组分及其配比如下氢氧化钠8~12g/L;磷酸钠50~70g/L;碳酸钠30~50g/L;硅酸钠6~12g/L;OP-10乳化剂l~2g/L;十二烷基磺酸钠0.02~0.05g/L;其余为水，并且，碱性除油液的pH值调整为9 10，除油时间为3 5分钟。
3、 根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤②中 所述的化学抛光所采用的化学抛光剂由质量分数为85±5%的磷酸、质量分数为98±2 %的硫酸、质量分数为69±5%的硝酸混合而成，其中磷酸、硫酸、硝酸依次占总体积 的80±5%、 10±5%和10±5%，化学抛光剂加热到80~88°C，化学抛光时间为8~12秒。
4、 根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤③中 所述的超声波除油所釆用的除油液各组分及其配比如下氢氧化钠8~12g/L;磷酸钠50~70g/L;碳酸钠30~50g/L;硅酸钠6~12g/L;OP-10乳化剂l~2g/L;十二烷基磺酸钠0.02~0.05g/L;其余为水，并且，除油液的温度为40~60°C， pH值调整为9.0-9.5，超声波的频率为28±5kHz、 功率为100~250W，超声波除油时间为2~4分钟。
5、 根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤④中 所述的硝酸酸洗所采用的酸洗液各组分及其配比如下硝酸30 50g/L;其余为水，并且，酸洗时间为10-30秒。
6、 根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤⑤中 所述的柠檬酸钠活化所采用的活化液为质量百分数为2%~8%的柠檬酸钠，活化时间为 0.5~1分钟。
7、 根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤⑥中所述的浸锌所采用的浸锌液各组分及其配比如下氢氧化钠120~150g/L; 氧化锌30~35g/L; 氯化铁0.5-1 g/L;硝酸钠l~2g/L;其余为水，并且，浸锌时间为0.5-1分钟。
8、 根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤⑦中所述的浸镍盐活化所采用的活化液各组分及其配比如下氨基磺酸镍28~36g/L; 焦磷酸钠30~40g/L; 甘氨酸20 30g/L; 其余为水，并且，溶液的pH为11.5~12.5，活化时间为1 5分钟。
9、 一种权利要求1至8任一所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法的应用，其特 征在于该方法中的锌铝基合金满足如下要求锌和铝的质量之和占合金总质量百分数的 50%~99.5%，其余成分为铜、镁、镍、锰、锡中的一种金属或一种以上金属的组合。
全文摘要
一种锌铝基合金化学镀镍前处理方法及其应用，依次包括如下步骤①碱性除油；②化学抛光；③超声波除油；④硝酸酸洗；⑤柠檬酸钠活化；⑥浸锌；⑦浸镍盐活化。与现有技术相比，本发明的优点在于通过本发明可以在锌铝基合金表面获得一层致密的具有催化活性的薄膜，从而起到保护基体、提高镀层与基体结合力的作用，为后续化学镀镍奠定了基础，适合在锌铝基合金化学镀镍前处理上应用。
文档编号C23C18/18GK101634019SQ200810120010
公开日2010年1月27日 申请日期2008年7月21日 优先权日2008年7月21日
发明者宋振纶, 应华根, 杨恒修, 沈素峰 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所