技术领域本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种镁锂合金表面耐磨导电镀镍层的沉积方法。
背景技术：
镁锂合金具有超轻、高比强度、高比模量、优异的刚性、导电、导热、突出的减震性能、可焊接，良好的机械加工及冷成型能力。与普通镁合金相比较，具有更低的密度，密度一般为1.3g/cm3～1.6g/cm3；有着更好的减震及电磁屏蔽性能，与钢铁、钛合金、铝合金、工程塑料、碳纤维复合材料相比，更具有明显的优势。航天领域结构减重“克克计较”，航天飞机的重量每减轻1kg，其发射成本费用就可以减少15000美元；战机构件重量若减轻15%，则可缩短飞机滑跑距离15%，增加航程20%，提高有效载荷30%。镁锂合金的使用，可实现结构减重，提高机动性和灵活性使之成为最具减重潜力的金属结构材料。在航空航天领域，产品在组装、运输过程中处在严格受控的环境下，其防腐蚀等防护要求主要是满足产品发射前在地面完成的各种环境试验的要求。镁锂合金材料电位低，非常活泼，其耐蚀性能很差，其裸材在大气环境中会发生严重腐蚀，无法满足产品使用要求。一般应在镁锂合金材料表面进行防腐导电处理。目前主要是以表面镀镍作为镀层而出现，其导电性能否成功应用的关键是镍镀层本征的导电特性，镀镍后表面耐磨性是另一个解决问题的方向，特别是在需要加工、装配、存贮时，产品和外界接触碰撞环节比较多，而镁锂合金本身耐磨性非常差，这样很容易就会在合金表面产生划痕，如果不进行返工及时损伤修复，就会加速材料的表面腐蚀速率，带来庞大的工作量，所以需要开展特殊的表面导电耐磨防护处理。因此，有必要选择一种适合镁锂合金表面耐磨导电镀镍层的镀镍工艺。虽然国内外早已有关于镁锂合金表面镀镍工艺技术的研究报导,但涉及到兼顾表面耐磨和导电的镀层的沉积工艺方法还很难找得到，而且很多涉及到企业的技术诀窍，因此相关的报道并不多。
技术实现要素：
为了解决镁锂合金表面耐磨导电镀镍层的沉积工艺中高质量表面改性难度大等问题，本发明提供镁锂合金表面耐磨导电镀镍层的沉积方法。本发明在普通镁合金表面镀镍的基础上，改进镁锂合金镀镍工艺，获得结晶均匀一致，镀层结合力优异、表面导电耐磨的镀层，可以根据不同结构件需求调整配方达到满足使用目的。镁锂合金表面耐磨导电镀镍层的沉积包括以下操作步骤：（1）两步除油将被处理的镁锂合金试片通过除油混合溶液的除油处理和化学碱性除油溶液的除油处理，得到除油试片；（2）酸洗活化将除油试片在酸洗溶液中进行酸洗，在酸性活化溶液中进行活化，得到酸洗活化试片；（3）电镀耐磨镍将试片在电镀镍溶液中施镀、在酸洗活化试片的表面形成耐磨导电镀镍层，得到耐磨导电镀镍层试片；所述耐磨导电镀镍层的摩擦系数为0.12～0.15，膜层面阻为0.08～0.12欧姆/平方。镁锂合金表面耐磨导电镀镍层的沉积具体操作步骤如下：（1）两步除油将镁锂合金试片在除油混合溶液中浸泡30～60分钟，充分水洗；浸入温度65～80℃的化学碱性除油溶液中，轻微搅拌，浸泡5～10分钟，使镁锂合金试片表面油污除尽；用水冲洗干净，得到除油试片；（2）酸洗活化将除油试片在温度为35～40℃的酸洗溶液中浸泡30～50秒，轻微搅拌，用水冲洗干净，接着在酸性活化溶液中活化1～3分钟，得到酸洗活化试片；（3）电镀耐磨镍将酸洗活化试片在温度30～35℃、pH值8.2～8.5的电镀镍溶液中电镀28～40分钟，在试片的表面形成厚度为10～15μm厚的耐磨导电镀镍层，用水冲洗干净、干燥；得到耐磨导电镀镍层试片。进一步限定的技术方案如下：步骤（1）中所述除油混合溶液由航空汽油和油性表面活性剂混合制成，除油混合溶液中表面活性剂聚氧乙烯脂肪醇醚的含量为5g/L；步骤（1）中所述化学碱性除油溶液由柠檬酸钠30～40g/L、磷酸钠20～40g/L、碳酸氢钠10～15g/L和0.3～0.5g/L咪唑啉两性表面活性剂和水混合制成。步骤（2）中所述酸洗溶液由10～12g/L铬酐、20～30ml/L草酸、2～3ml/L苹果酸、5～7ml/L浓硝酸和去离子水混合制成。步骤（2）中所述酸性活化溶液由10～12ml/L马来酸、20～30ml/L酒石酸、30～35g/L氟化氢铵、5～8ml/L氢氟酸和去离子水混合制成。步骤（3）中所述电镀镍溶液由35～72g/L碱式碳酸镍（Ni2CO3(OH)2）、15～35g/L氯化镍、2～8g/L纳米级碳黑粒子的导电性纤维、3～8g/L氮化硼纳米颗粒、0.1～0.2g/L金属粉末、3～8g/L邻苯二甲酸氢钾、0.1～0.2g/L酒石酸钾纳、12～21g/L硼酸、5～7mL/L柠檬酸、0.1～0.2g/L盐酸羟胺、5～8g/L甘油、0.1～0.2g/L光亮剂（甲硫氨酸）和水混合制成。所述金属粉末由0.05～0.1g/L铅粉、0.02～0.05g/L铋粉和0.03～0.05g/L锑粉混合组成。所述纳米级碳黑粒子的导电性纤维为聚乙烯醇纤维。本发明能有效提高镁锂合金表面的导电性、耐腐蚀性和耐磨性，获得兼顾导电和耐磨性良好的表面膜层，本发明公开的制备方法不受地域限制，具有节能环保等优点，适合大规模工业生产。本发明的有益技术效果具体体现在以下方面：1.镁锂合金表面进行表面镀镍首先必须进行碱性除油、酸活化处理亲水化处理，碱液处理去除镁锂合金表面的有机物和油污，酸的强氧化性使镁锂合金表面受轻微侵蚀达到微观粗化的目的，并有使镁锂合金表面层具有亲水的作用。2.采用碱式碳酸镍（Ni2CO3(OH)2）、氯化镍作为主盐，能在不耐腐蚀的镁合金表面上沉积出所要求的镍镀层，通过添加纳米级碳黑粒子的导电性纤维能提高溶液的电导率，由于形态自由度高，且导电性可控制，因此，如果改进制造条件，还可支持现有纤维不能实现的导电性范围。通过添加氮化硼纳米颗粒可以是利用了纳米BN颗粒可与各种金属离子相互作用的特点形成金属纳米微粒子复合技术。在通用导电性金属镀层中，有掺入微米级碳黑粒子的导电性纤维、以及在电解镀层的掺入的硬质纳米BN颗粒，通过复合纳米级金属微粒子增大了粒子的表面积，而且通过缩短粒子间距离，使其产生了高耐磨性。硼酸、柠檬酸的加入能使溶液在遇到酸或碱时，溶液的pH值变化幅度缩小。盐酸羟胺是加入电解液时能使阳极电位变负、促进阳极活化的物质。为了改善电镀溶液性能和镀层质量，往往在电镀溶液中加入少量的某些有机物，除有机添加剂甘油外，还有某些金属添加剂铅、铋和锑的粉末。甲硫氨酸起光亮作用，它与镍离子起络合作用，使其析出电位与其它导电离子接近而产生共析。附图说明图1为本发明实施例1得到的镁锂合金表面镀层的平面扫描电子显微照片。具体实施方式下面结合实施例，对本发明作进一步地说明。实施例1具体的技术解决方案如下：（1）两步除油将镁锂合金试片在除油混合溶液中浸泡除油30分钟，水洗，接着浸入温度为65℃的化学碱性除油溶液中，并轻微搅拌，直到表面油污除尽为止，取出用水冲洗干净，得到除油试片；除油混合溶液由航空汽油和油性表面活性剂混合制成，除油混合溶液中表面活性剂聚氧乙烯脂肪醇醚的含量为5g/L；化学碱性除油溶液由柠檬酸钠30g/L、磷酸钠20g/L、碳酸氢钠10g/L和0.3g/L咪唑啉两性表面活性剂和水混合制成；（2）酸洗活化在温度为35℃条件下，将除油试片在酸洗溶液中轻微搅拌浸入30s，取出用水冲洗干净，接着在酸性活化溶液中进行活化1分钟，得到酸洗活化试片；酸洗溶液由10g/L铬酐、20ml/L有机酸草酸、15ml/L浓硝酸和去离子水混合均匀制成；活化溶液由10ml/L磷酸、20ml/L有机酸、50g/L氟化氢铵、15ml/L氢氟酸和去离子水混合均匀制成。（3）电镀耐磨镍将酸洗活化试片在温度30℃、pH值8.2的电镀镍溶液中电镀28分钟，在试片的表面形成厚度为10μm厚的耐磨导电镀镍层，用水冲洗干净、干燥，得到耐磨导电镀镍层试片。耐磨导电镀镍层的摩擦系数为0.12，膜层面阻为0.08欧姆/平方。电镀镍溶液由35g/L碱式碳酸镍（Ni2CO3(OH)2）、15g/L氯化镍、2g/L纳米级碳黑粒子的导电性聚乙烯醇纤维、3g/L氮化硼纳米颗粒、0.1g/金属粉末、3g/L邻苯二甲酸氢钾、0.1g/L酒石酸钾纳、12g/L硼酸、5mL/L柠檬酸、0.1g/L盐酸羟胺、5g/L甘油、0.1g/L光亮剂（甲硫氨酸）和水。金属粉末由0.05g/L铅粉、0.02g/L铋粉和0.03g/L锑粉混合均匀制成。图1为本发明实施例1得到的镁锂合金试片表面镀层的表面扫描电子显微照片，从中可以看出镍镀层表面平整，镀层结晶一致。实施例2具体的技术解决方案如下：（1）两步除油将镁锂合金试片在除油混合溶液中浸泡除油60分钟，水洗，接着浸入温度为80℃化学碱性除油溶液中，并轻微搅拌，直到表面油污除尽为止，取出用水冲洗干净，得到除油试片；除油混合溶液由航空汽油和油性表面活性剂混合制成，除油混合溶液中表面活性剂聚氧乙烯脂肪醇醚的含量为5g/L；化学碱性除油溶液由柠檬酸钠40g/L、磷酸钠40g/L、碳酸氢钠15g/L和0.5g/L咪唑啉两性表面活性剂和水混合制成。（2）酸洗活化在温度为40℃条件下，将除油试片在酸洗溶液中轻微搅拌浸入50s，取出用水冲洗干净，接着在酸性活化溶液中进行活化3分钟，得到酸洗活化试片；酸洗溶液由15g/L铬酐、30ml/L有机酸草酸、20ml/L浓硝酸和去离子水混合均匀制成；活化溶液由15ml/L磷酸、30ml/L有机酸、60g/L氟化氢铵、20ml/L氢氟酸和去离子水混合均匀制成。（3）电镀耐磨镍将酸洗活化试片在温度35℃、pH值8.5的电镀镍溶液中电镀40分钟，在试片的表面形成厚度为15μm厚的耐磨导电镀镍层，用水冲洗干净、干燥，得到耐磨导电镀镍层试片。耐磨导电镀镍层的摩擦系数为0.15，膜层面阻为0.12欧姆/平方。所述电镀镍溶液由72g/L碱式碳酸镍（Ni2CO3(OH)2）、35g/L氯化镍、8g/L纳米级碳黑粒子的导电性聚乙烯醇纤维、8g/L氮化硼纳米颗粒、0.2g/L铅、铋和锑的金属粉末、8g/L邻苯二甲酸氢钾、0.2g/L酒石酸钾纳、21g/L硼酸、7mL/L柠檬酸、0.2g/L盐酸羟胺、8g/L甘油、0.2g/L光亮剂（甲硫氨酸）和水。所述金属粉末由0.1g/L铅粉、0.05g/L铋粉和0.05g/L锑粉混合组成。实施例3具体的技术解决方案如下：（1）两步除油将镁锂合金试片在除油混合溶液中浸泡除油45分钟，水洗，接着浸入温度为72℃，轻微搅拌的化学碱性除油溶液中，直到表面油污除尽为止，取出用水冲洗干净，得到除油试片；除油混合溶液由航空汽油和油性表面活性剂混合制成，除油混合溶液中表面活性剂聚氧乙烯脂肪醇醚的含量为5g/L；化学碱性除油溶液由柠檬酸钠35g/L、磷酸钠30g/L、碳酸氢钠12g/L和0.4g/L咪唑啉两性表面活性剂和水混合制成。（2）酸洗活化在温度为40℃条件下，将除油试片在酸洗溶液中轻微搅拌浸入40s，取出用水冲洗干净，接着在酸性活化溶液中进行活化2分钟，得到酸洗活化试片；酸洗溶液由12g/L铬酐、26ml/L有机酸草酸、17.5ml/L浓硝酸和去离子水混合均匀制成；活化溶液由13ml/L磷酸、24.5ml/L有机酸、53g/L氟化氢铵、17.5ml/L氢氟酸和去离子水混合均匀制成。（3）电镀耐磨镍将酸洗活化试片在温度35℃、pH值8.2的电镀镍溶液中电镀32分钟，在试片的表面形成厚度为12μm厚的耐磨导电镀镍层，用水冲洗干净、干燥，得到耐磨导电镀镍层试片。耐磨导电镀镍层的摩擦系数为0.13，膜层面阻为0.1欧姆/平方。电镀镍溶液由45g/L碱式碳酸镍（Ni2CO3(OH)2）、20g/L氯化镍、5g/L纳米级碳黑粒子的导电性聚乙烯醇纤维、4g/L氮化硼纳米颗粒、0.15g/L铅、铋和锑的金属粉末、3.8g/L邻苯二甲酸氢钾、0.15g/L酒石酸钾纳、16g/L硼酸、5.5mL/L柠檬酸、0.15g/L盐酸羟胺、6.5g/L甘油、0.12g/L光亮剂（甲硫氨酸）和水。金属粉末由0.1g/L铅粉、0.02g/L铋粉和0.03g/L锑粉混合组成。