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一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备方法技术

技术编号:14190606 阅读:188 留言:0更新日期:2016-12-15 03:03
本发明专利技术公开了一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备方法,其特征是采用无铬无氰低氟工艺对镁合金表面进行前处理,包括除油→超声无铬酸洗→低氟活化,再以表面修饰、改性后的(Ni/SiC)P为增强体,优化施镀配方、工艺,制备镁基Ni‑P‑(Ni/SiC)P复合镀层,以提高不同相间的相容性、结合力及金属镍的沉积量,从而进一步提高镁合金的耐蚀及耐磨性能等。经处理后镁合金表面耐蚀性提高2‑4倍,耐磨性提高3‑5倍。该发明专利技术属于表面技术、材料制备领域,其结果能广泛应用于电子工业、汽车工业、民用等多个领域。本发明专利技术对生产设备要求低,废液中不含Cr6+、CN‑或HF,对环境和人体无污染,所用溶液成分均为常用化学药品,易于购买,所得产品镀层均匀、耐蚀性、耐磨性高。

Method for preparing environment-friendly corrosion resistant and wear resistant magnesium alloy coating

The invention discloses a preparation method of environmentally friendly corrosion and abrasion resistant magnesium alloy coating, which is characterized by the use of chrome free cyanide free low fluoride process on magnesium alloy surface pretreatment, including degreasing, pickling, ultrasonic non chromium low fluorine activation, by surface modification, the modified P (Ni/SiC) to strengthen the body, optimize the plating formula and process for preparation of magnesium based Ni P (Ni/SiC) P composite coating, in order to improve the compatibility, binding force and metal deposition of nickel in different phase, so as to further improve the magnesium alloy corrosion resistance and abrasion resistance. After the treatment of corrosion resistance of magnesium alloys increased 2 4 times, the wear resistance increases 3 5 times. The invention belongs to the field of surface technology and material preparation, and the results can be widely applied in many fields such as electronic industry, automobile industry, civil use, etc.. The invention of low requirement for production equipment, waste liquid containing no Cr6+, CN or HF, no pollution to the environment and the human body, the solution components are commonly used chemical drugs, easy to buy the product, uniform coating, corrosion resistance, high wear resistance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备方法,特点是采用无铬无氰低氟的环保工艺对镁合金进行前处理,以表面修饰、改性后的碳化硅颗粒 (Ni/SiC)P为增强体,优化施镀工艺,制备Ni-P-(Ni/SiC)P化学复合镀层,以提高镁合金的耐蚀及耐磨性能。该专利技术属于表面技术、材料制备领域。
技术介绍
镁作为最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度高、弹性模量大等优势,被誉为“21 世纪的绿色工程材料”,随着镁合金生产技术的逐步完善,其市场需求快速增长。但镁具有很高的化学活性,其标准电位为-2.37V,是工程合金中电位最负的。在室温下镁与空气中的氧易形成MgO 膜层,膜层的致密系数仅为0.79,疏松而多孔,不能阻止镁基体的进一步腐蚀。此外,在腐蚀介质中镁基体容易和合金中的合金元素、杂质以及其他金属构成腐蚀电池,导致电偶腐蚀,严重制约了镁及镁合金的广泛应用。对镁合金进行适当的表面处理可以提高其耐蚀及耐磨性能。目前采用的表面处理方法主要有化学镀、电镀、化学转化膜等。其中化学镀技术以其设备投资少、不需外加电源、不受工件尺寸和形状限制等优势日益受到关注,成为国内外镁合金表面处理的研究热点.。(SiC)P具有硬度高、耐磨、耐腐蚀等优点,以其为第二相颗粒制备镍磷化学复合镀层,可以提高金属的硬度和耐蚀、耐磨性等,但裸(SiC)P的共价键与金属基体的金属键之间的本质差别,使界面润湿性能差,颗粒易脱落,性能提高有限。与铁基材料相比,镁合金化学性质活泼,易氧化,给化学镀镍带来极大困难,属于难镀金属,故施镀前必须对其进行前处理。目前常用的处理方法有浸锌法、转化膜法和直接化学镀镍,但或是步骤繁琐或是施镀效果欠佳,并且多采用铬酐、氰化物、氢氟酸等试剂,六价铬、氰化物和氢氟酸对人体和环境都有严重危害,急需替代改进。有关这方面的文章或专利如:葛昆等.中温碱性镁合金化学镀镍研究[J].中国铸造装备与技术,2014,3;Chen J L et al.A zinc transition layer in electroless nickel plating[J]. Surface and Coatings Technology,2006.苗润生等. AZ31 镁合金“两步法”化学镀Ni -P合金组织及性能研究[J].轻金属,2011.成旦红等.镁合金化学镀镍磷方法.申请号:200510110738.4。故简化工艺,替代对环境和人体有害的六价铬和氰化铜等,探索环保型的前处理工艺,增强颗粒与金属基体间的相容性及沉积量,提高镀层的硬度、耐蚀性等,是目前镁合金化学镀镍研究中迫切需要解决的难点问题。
技术实现思路
本专利的目的是解决现有技术中的不足,探索一种环境友好、无铬无氰、镍沉积量大、镀层结合力强,耐蚀、耐磨镁基镍磷复合镀层的制备方法。在已积累的实验和理论经验基础上,采用直接化学镀镍法,首先对镁合金 (以AZ91D为例)表面进行前处理,此过程包括试样除油→超声波辅助无铬酸洗→低氟活化,再以(SiC)P表面修饰、改性所得的(Ni/SiC)P为增强体,前处理后镁合金为基体,制备镁基Ni-P-(Ni/SiC)P复合镀层。本专利技术采用的技术方案是:1.AZ91D镁合金表面前处理过程包括:除油处理、超声波辅助无铬酸洗、低氟活化。酸洗配方:HNO320-30ml·L-1,H3PO4 20-30ml·L-1,活化配方:NH4H2PO4 80-100 g·L-1,NH4F 30-50g·L-1。 2.(SiC)P表面修饰、改性,得到(Ni/SiC)P。 3.复合镀液的配制:依次向镀槽中添加硫酸镍20-30g·L-1、还原剂20-35 g·L-1、乳酸15-30ml·L-1、柠檬酸盐10-20g·L-1、氨基乙酸8-15g·L-1、硫脲0.5-1.5mg L-1、稀土及表面活性剂等,用氨水调至适当的pH值。4.复合镀层的制备:将一定质量的(Ni/SiC)P配成浆液,超声分散,使其润湿,加入到已配制好的化学复合镀液中,搅拌,加热镀液至规定温度后,放入前处理后的AZ91D镁合金试样施镀。施镀温度为75-85℃,镀液pH值范围为6.0-8.0,施镀时间为1.5-2h。本专利技术的有益技术效果体现在以下几个方面:(1)本专利技术一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备中AZ91D镁合金表面前处理过程,采用无机酸HNO3、H3PO代替铬酐酸洗,NH4H2PO4、NH4F代替HF活化,可有效降低试剂对人体的危害和环境的污染,并且防止基体过腐蚀,同时超声波辅助酸洗可加快去掉镁合金表面的氧化膜;NH4H2PO4、NH4F活化可在镁合金表面生成新膜层,保护基体,促进镍的沉积。(2)本专利技术一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备中所使用的增强体(Ni/SiC)P,为纳米(SiC)P经表面修饰、改性而得到,在镀层中分布均匀,颗粒中间为(SiC)P,表层为金属镍,增加了无机纳米颗粒与金属基体的相容性,克服了常规纳米化学复合镀层颗粒表面能高、易团聚的缺点,较常规纳米复合镀层,明显提高了粒子在镀层中的沉积量,可达20-40%。(3)本专利技术一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备所用镀液中加入了乳酸、柠檬酸盐、氨基乙酸、稀土混合组成的复合络合剂及加速剂,较现有纳米复合镀液稳定性高、寿命长、沉积速率快。(4)本专利技术一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备中所得Ni-P-(Ni/SiC)P复合镀层较原镁合金基体及同条件下所制备的Ni-P镀层,Ni-P-(SiC)P复合镀层,耐蚀性、耐磨性明显增加。可广泛应用于电子工业、汽车工业、民用等多个领域。同时本专利技术为表面改性技术,降低了生产成本,延长了镁合金的使用性能及寿命。具体实施方式下面给出本专利技术的实施例实施例1以AZ91D镁合金为基体制备Ni-P-(Ni/SiC)P复合镀层。1. AZ91D镁合金基体的前处理:将打磨、除油后的镁合金分别放入25ml·L-1HNO3,25ml·L-1H3PO4和85g·L-1NH4H2PO4,40g·L-1NH4F溶液中酸洗、活化。2. (SiC)P表面修饰、改性,制得 (Ni/SiC)P。3. 复合镀液的配制:取硫酸镍20g·L-1、还原剂24 g·L-1、乳酸18ml·L-1、柠檬酸盐15g·L-1、氨基乙酸10g·L-1、硫脲0.8mg·L-1、稀土及表面活性剂等,加蒸馏水配制1L复合镀液。4. 复合镀层的制备:将1.5g 表面改性后的(Ni/SiC)P配成浆液,超声分散,加入到已配制好的化学复合镀液中,搅拌,加热镀液至规定温度后,放入前处理后的镁合金施镀。施镀温度为76±2℃,镀液中的pH值为6.8±0.2,施镀时间约为1.5-2h。5. 测试方法复合镀层中改性(SiC)P的沉积量采用EDS能谱仪测量;镀层表面的形貌及颗粒分散程度采用扫描电子显微镜SEM观察、分析;镀层的耐磨性实验在MM-200摩擦磨损机上进行测试。镀层的结合力根据国家标准GB/T13913-12 中对镀层结合强度的评价方法,采用锉刀实验法检测。耐蚀性采用电化学测试系统,用环氧树脂将镀层密封,留出1 cm2 的工作面积做为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,将三电极体系通过电化学工作站,在3.5%的NaCl溶液中测量镀层的本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备方法,其特征是采用无铬无氰低氟的环保工艺对镁合金进行前处理,去除镁合金表面的氧化膜,保护基体,促进镍的沉积,同时避免过程对环境和人体的危害;以表面修饰、改性后的纳米碳化硅颗粒(Ni/SiC)P为增强体,制备镁基Ni‑P‑(Ni/SiC)P复合镀层,降低了纳米粒子的团聚,提高了粒子在镀层中的分散程度、沉积量及镀层的耐蚀性及耐磨性能。

【技术特征摘要】
1.一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备方法,其特征是采用无铬无氰低氟的环保工艺对镁合金进行前处理,去除镁合金表面的氧化膜,保护基体,促进镍的沉积,同时避免过程对环境和人体的危害;以表面修饰、改性后的纳米碳化硅颗粒(Ni/SiC)P为增强体,制备镁基Ni-P-(Ni/SiC)P复合镀层,降低了纳米粒子的团聚,提高了粒子在镀层中的分散程度、沉积量及镀层的耐蚀性及耐磨性能。2.根据权利要求1所述的:一种环保型耐蚀、耐磨镁合金镀层的制备方法,其特征是:镁合金施镀前必须前处理,过程包括:除油→超声波辅助无铬酸洗→低氟活化,酸洗配方:HNO320-30ml·L...

【专利技术属性】
技术研发人员:宿辉
申请(专利权)人:宿辉
类型:发明
国别省市:黑龙江;23

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