本发明涉及铝基材料化学镀镍处理技术领域，具体涉及一种在铝基材料表面进行化学镀镍的前处理方法。
背景技术：
铝及铝合金由于其密度小、比强度高、易于压力加工等特点，在电子、航空航天、国防等诸多领域得到了极大的应用。但其硬度低、耐磨和耐腐蚀性差，越来越不能满足其应用要求，常常需要采用表面处理技术来改进其制件的表面性能。铝及铝合金化学镀镍可明显提高表面硬度、耐磨和耐腐蚀性，而且还可赋予表面其它许多功能特性，如钎焊性、可抛光性等，可进一步扩大其应用领域。
但铝材是一种难镀的金属基体。因为铝与氧有很强的亲和力，铝表面极易生成氧化膜，即使用化学方法去除，在镀覆其它金属之前又会形成新的氧化膜，这种氧化膜与镀层的结合力很差。另外，铝的标准电极电位很负(-1.67V)，在镀液中容易与电位较正的金属离子发生置换反应生成疏松层，影响镀层结合力。因此，要在铝基材料上获得结合力良好的化学镀镍合金镀层，必须解决上述问题。结合力的好坏直接取决于前处理工艺的优劣，这就对铝基材料化学镀的前处理工艺有了较高的要求。
国内外对铝基材料化学镀镍前处理，进行了许多研究，主要可归纳为三类途径：
第一类：通过专门的浸镀溶液处理。利用浸镀浴的腐蚀性，除去铝的氧化膜，在受控置换反应下，在铝件表面浸镀上一层尽可能薄的、比较不容易氧化的中间金属层，浸镀层是暂时性的或过渡性的，如浸锌法、浸镍法。然后转入预镀层工序，如预电镀镍或预化学镀镍。在本途径中，目前较常见的是二次浸锌法，这种方法是目前研究开发和经工程上生产验证后应用最多的方法。
第二类：阳极氧化法。通过在材料上形成氧化膜防止铝的氧化，提高后续镀层的结合强度，如磷酸阳极氧化法。
第三类：直接化学镀镍，一般用于某些弱碱性化学镀浴法。
但以上前处理方法在实际应用中仍然存在很多不足。如二次浸锌法不可避免地存在如下问题：(1)在潮湿的腐蚀性环境中，锌相对于镍镀层是阳极，将受到横向腐蚀，最终导致镀层剥落；(2)过渡锌层熔点低，限制了应用范围；(3)两次浸锌之间还有一次硝酸退锌工序，污染环境；(4)浸锌层对化学镀镍溶液有污染；(5)浸锌法工艺复杂，生产周期长。阳极氧化法目前研究较少，而直接化学镀镍法一般用于某些弱碱性化学镀浴法，目前已经有较多研究，但这两类方法中结合力不佳的问题仍未得到彻底解决。
目前虽然已有很多研究工作者开发出了一些工艺简单、环保型、低成本金属活化浸镀液，能大大提高镀层结合力的预处理工艺，但大多还停留在实验室阶段，离大规模的工业应用还有很长一段距离。
因此，开发简便实用的前处理工艺，成为在铝基材料表面获得结合力强、性能优良的镀镍层的关键。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种在铝基材料表面进行化学镀镍的前处理方法。研发了稀土增强的化学氧化法，使化学镀镍工艺大大简化。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种在铝基材料表面进行化学镀镍的前处理方法，该方法为：采用稀土增强的化学氧化法，在铝基材料表面生成一层化学氧化膜，再经酸活化后进行酸性化学镀镍处理。
优选地，所述稀土增强的化学氧化法包括如下步骤，
步骤1，配制混合溶液：碳酸钠40-50g/L，铬酸钠10-20g/L，硅酸钠0.5-1.5g/L，氯化铈0.1-0.5g/L；
步骤2，将前述配制的混合溶液加热到95-100℃，将铝基材料在该混合溶液中浸渍5-10分钟，取出用水冲洗。
优选地，所述铝基材料进行稀土增强的化学氧化之前还包括，将铝基材料进行碱蚀、酸洗。
优选地，所述铝基材料进行碱蚀的方法为：将铝基材料样品浸泡在5％的NaOH溶液中，50℃下处理2分钟，取出用水冲洗。
优选地，所述铝基材料进行酸洗的方法为：将碱蚀后的铝基材料浸泡在30％的HNO3溶液中，10-20秒后取出用水冲洗。
优选地，所述酸活化采用盐酸进行活化。进一步优选地，所述盐酸活化的方法为：将化学氧化处理后的铝基材料放在6M盐酸溶液中浸泡，进行活化处理5-10分钟，取出用水冲洗。
优选地，所述酸性化学镀镍处理的方法为：将酸活化后的铝基材料放入镀镍溶液中于温度88℃下反应2小时；所述镀镍溶液为硫酸镍21g/L、次亚磷酸钠24g/L、乳酸30ml/L、铅离子2mg/L，pH4.6。
本发明方法在铝基材料表面进行化学镀镍的具体实施步骤如下：
(1)碱蚀：将铝基材料样品浸泡在5％的NaOH溶液中，50℃下处理2分钟，取出用水冲洗；
(2)酸洗中和出光：室温下将样品浸泡在30％的HNO3溶液中，10-20秒后取出用水冲洗；
(3)化学氧化：配制混合溶液，其中碳酸钠40-50g/L，铬酸钠10-20g/L，硅酸钠0.5-1.5g/L，氯化铈0.1-0.5g/L，将该混合溶液加热到95-100℃，样品在此溶液中浸渍5-10分钟，取出用水冲洗；
(4)盐酸活化：室温下将样品放在6M盐酸溶液中浸泡，进行活化处理5-10分钟，取出用水冲洗；
(5)进行化学镀镍：所用化学镀Ni-P配方为硫酸镍21g/L，次亚磷酸钠24g/L，乳酸30ml/L，铅离子2mg/L，pH4.6，温度88℃，反应2小时；
(6)镀层结合力测试：参考ASTM标准中B571提供的镀层结合力试验方法，进行镀层结合力的定性判定。网格试验：采用锋锐的刀尖在试样表面划两至多条平行线或者矩形网格，并运用足够的力量使刀尖划到基体，然后根据平行线或网格间是否有镀层脱落或从基体裂开来判定镀层结合力的好坏。热淬试验：将试样放在干燥箱中，并于(220±2)℃下加热1小时，然后取出，立即放入自来水中冷却，此过程重复4次，最后根据镀层是否出现鼓泡或脱落现象来判定镀层结合力。
结合力测试结果表明，采用本发明前处理方法得到的镀层经网格试验后均未出现剥离或脱落现象，说明镀层的结合力均满足ASTM标准中的网格试验标准。镀层热淬试验后都未出现起泡或开裂现象，说明镀层均符合热淬试验的结合力标准。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1，本发明的技术方案中，采用稀土增强的化学氧化法进行铝基材料表面化学镀镍的前处理，不需经过浸锌、预电镀镍或预化学镀镍(中性、弱碱性)等过程，可直接进行酸性化学镀镍，使化学镀镍工艺大大简化。
2，本发明方法有效提高了镀层的结合力，从根本上防止了铝合金表面自然氧化膜的再次生成导致结合力差的情况，盐酸活化步骤还提高了铝基材料的表面粗糙度并由此提高了镀层结合力。
3，中间过渡层不是锌等金属而是一层氧化膜，很大程度上避免了形成原电池及发生电化学腐蚀的问题。
4，没有其它离子引入镀液，防止对镀液产生毒化作用，保证镀液的稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细说明。以下采用的试剂如未特别说明，均为商业化产品。
实施例1
取φ20×1mm的LF2铝合金管，截成长1.5cm的样品进行实验。
首先进行碱蚀，将样品料浸泡在5％的NaOH溶液中，50℃下处理2分钟，取出用水冲洗。然后将样品在室温下浸泡在30％的HNO3溶液中，进行酸洗中和出光，10秒后取出用水冲洗。接着进行化学氧化前处理，取碳酸钠4.92g，铬酸钠1.44g，硅酸钠0.11g，0.03g氯化铈，并加入水配成100ml溶液，加热到96℃，样品在此溶液中浸渍5分钟，取出用水冲洗。然后用盐酸活化，室温下将样品放在6M盐酸溶液中浸泡，进行活化处理5分钟，取出用水冲洗。接着进行化学镀镍，所用化学镀Ni-P配方为硫酸镍21g/L，次亚磷酸钠24g/L，乳酸30ml/L，铅离子2mg/L，pH4.6，温度88℃，反应2小时。最后进行镀层结合力测试，参考ASTM标准中B571提供的镀层结合力试验方法，进行镀层结合力的定性判定。网格试验：采用锋锐的刀尖在试样表面划两至多条平行线或者矩形网格，并运用足够的力量使刀尖划到基体，然后根据平行线或网格间是否有镀层脱落或从基体裂开来判定镀层结合力的好坏。热淬试验：将试样放在干燥箱中，并于(220±2)℃下加热1h，然后取出，立即放入自来水中冷却，此过程重复4次，最后根据镀层是否出现鼓泡或脱落现象来判定镀层结合力。
结合力测试结果表明，镀层经网格试验后未出现剥离或脱落现象，说明镀层的结合力均满足ASTM标准中的网格试验标准。镀层热淬试验后未出现起泡或开裂现象，说明镀层均符合热淬试验的结合力标准。
实施例2
改变铝合金种类，取φ20×1mm的6061铝合金管，截成长1.5cm的样品进行实验。
首先进行碱蚀，将样品料浸泡在5％的NaOH溶液中，50℃下处理2分钟，取出用水冲洗。然后将样品在室温下浸泡在30％的HNO3溶液中，进行酸洗中和出光，15秒后取出用水冲洗。接着进行化学氧化前处理，取碳酸钠8.56g，铬酸钠2.84g，硅酸钠0.24g，0.08g氯化铈，并加入水配成200ml溶液，加热到96℃，样品在此溶液中浸渍5分钟，取出用水冲洗。然后用盐酸活化，室温下将样品放在6M盐酸溶液中浸泡，进行活化处理6分钟，取出用水冲洗。接着进行化学镀镍，所用化学镀Ni-P配方为硫酸镍21g/L，次亚磷酸钠24g/L，乳酸30ml/L，铅离子2mg/L，pH4.6，温度88℃，反应2小时。最后进行镀层结合力测试，参考ASTM标准中B571提供的镀层结合力试验方法，进行镀层结合力的定性判定。网格试验：采用锋锐的刀尖在试样表面划两至多条平行线或者矩形网格，并运用足够的力量使刀尖划到基体，然后根据平行线或网格间是否有镀层脱落或从基体裂开来判定镀层结合力的好坏。热淬试验：将试样放在干燥箱中，并于(220±2)℃下加热1h，然后取出，立即放入自来水中冷却，此过程重复4次，最后根据镀层是否出现鼓泡或脱落现象来判定镀层结合力。
结合力测试结果表明，镀层经网格试验后未出现剥离或脱落现象，说明镀层的结合力均满足ASTM标准中的网格试验标准。镀层热淬试验后未出现起泡或开裂现象，说明镀层均符合热淬试验的结合力标准。
实施例3
改变铝合金种类，取φ20×1mm的3003铝合金管，截成长1.5cm的样品进行实验。
首先进行碱蚀，将样品料浸泡在5％的NaOH溶液中，50℃下处理2分钟，取出用水冲洗。然后将样品在室温下浸泡在30％的HNO3溶液中，进行酸洗中和出光，20秒后取出用水冲洗。接着进行化学氧化前处理，取碳酸钠8.56g，铬酸钠2.84g，硅酸钠0.24g，0.08g氯化铈，并加入水配成200ml溶液，加热到96℃，样品在此溶液中浸渍5分钟，取出用水冲洗。然后用盐酸活化，室温下将样品放在6M盐酸溶液中浸泡，进行活化处理8分钟，取出用水冲洗。接着进行化学镀镍，所用化学镀Ni-P配方为硫酸镍21g/L，次亚磷酸钠24g/L，乳酸30ml/L，铅离子2mg/L，pH4.6，温度88℃，反应2小时。最后进行镀层结合力测试，参考ASTM标准中B571提供的镀层结合力试验方法，进行镀层结合力的定性判定。网格试验：采用锋锐的刀尖在试样表面划两至多条平行线或者矩形网格，并运用足够的力量使刀尖划到基体，然后根据平行线或网格间是否有镀层脱落或从基体裂开来判定镀层结合力的好坏。热淬试验：将试样放在干燥箱中，并于(220±2)℃下加热1h，然后取出，立即放入自来水中冷却，此过程重复4次，最后根据镀层是否出现鼓泡或脱落现象来判定镀层结合力。
结合力测试结果表明，镀层经网格试验后未出现剥离或脱落现象，说明镀层的结合力均满足ASTM标准中的网格试验标准。镀层热淬试验后未出现起泡或开裂现象，说明镀层均符合热淬试验的结合力标准。
实施例4
改变铝合金种类，取φ20×1mm的6063铝合金管，截成长1.5cm的样品进行实验。
首先进行碱蚀，将样品料浸泡在5％的NaOH溶液中，50℃下处理2分钟，取出用水冲洗。然后将样品在室温下浸泡在30％的HNO3溶液中，进行酸洗中和出光，15秒后取出用水冲洗。接着进行化学氧化前处理，取碳酸钠8.56g，铬酸钠2.84g，硅酸钠0.24g，0.08g氯化铈，并加入水配成200ml溶液，加热到96℃，样品在此溶液中浸渍5分钟，取出用水冲洗。然后用盐酸活化，室温下将样品放在6M盐酸溶液中浸泡，进行活化处理10分钟，取出用水冲洗。接着进行化学镀镍，所用化学镀Ni-P配方为硫酸镍21g/L，次亚磷酸钠24g/L，乳酸30ml/L，铅离子2mg/L，pH4.6，温度88℃，反应2小时。最后进行镀层结合力测试，参考ASTM标准中B571提供的镀层结合力试验方法，进行镀层结合力的定性判定。网格试验：采用锋锐的刀尖在试样表面划两至多条平行线或者矩形网格，并运用足够的力量使刀尖划到基体，然后根据平行线或网格间是否有镀层脱落或从基体裂开来判定镀层结合力的好坏。热淬试验：将试样放在干燥箱中，并于(220±2)℃下加热1h，然后取出，立即放入自来水中冷却，此过程重复4次，最后根据镀层是否出现鼓泡或脱落现象来判定镀层结合力。
结合力测试结果表明，镀层经网格试验后未出现剥离或脱落现象，说明镀层的结合力均满足ASTM标准中的网格试验标准；镀层热淬试验后未出现起泡或开裂现象，说明镀层均符合热淬试验的结合力标准。
本发明具体实施例的化学氧化步骤中采用的溶液中的各组分浓度在一定范围内均可实现上述的结合力测试结果。所述溶液的各组分浓度范围为：碳酸钠40-50g/L，铬酸钠10-20g/L，硅酸钠0.5-1.5g/L，氯化铈0.1-0.5g/L。
上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。