一种镁锂合金上无氰电镀镍的打底方法技术

本发明专利技术提供了一种镁锂合金上无氰电镀镍的打底方法，所述步骤包括除油→酸蚀→碱蚀→浸锌→电镀打底镍→焦铜处理→酸铜表面处理→镍表面修饰。通过工艺优化，将电镀打底镍时的镀液pH提高至5.5~7，操作温度下降至20~30℃，避免了基材受到腐蚀，同时也大大提高了镀层的深镀能力，从而在较广的条件范围内，也能在镁锂合金工件上获得覆盖均匀、结合力优良的镀层，同时工艺流程简单，打底镀层施镀时间缩短为10~15min，提高了工业化生产的效率及产品良品率。与现有技术相比，本发明专利技术还替代了原有工艺流程中氰化物和铬酐的使用，适应环保趋势需求，工艺操作条件范围宽，性能及工艺稳定，适合工业化生产需求的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种镁锂合金上无氰电镀镍的打底方法
本专利技术涉及镁合金材料的腐蚀和防护领域，具体涉及一种在镁锂合金材料上无氰电镀镍的打底方法，用于替代现有的氰化镀铜或化学镀镍的打底工艺。
技术介绍
镁合金被誉为21世纪的绿色金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高，阻尼性、切削性、铸造性能好等优点，在汽车制造、航空航天工业、电子通讯等众多领域上得到了日益广泛的应用。镁锂合金是迄今为止所研究的镁合金中最轻的金属结构材料，它不仅具备镁合金的各种优势，而且还具有减震性能好、抗高能粒子穿透性能强、机械加工及冷成型性能优良等特点，更能满足现代社会对轻质材料的需求，在航空航天、武器装备制造、“3C”产品领域将具有非常重要的应用。镁的标准电极电势为-2.38V，而锂的标准电极电势为-3.05V，镁锂合金本身活性比其他镁合金更高，在空气中极易被腐蚀。目前国内外针对镁锂合金研究的重点在其的制备为主，对其表面的防腐蚀研究的公开报道很少，对于表面金属化电镀工艺应用研究的更少。由于表面金属化相比一般的涂装防护来说，其优点是镀层硬度高、耐磨性好、金属质感优、耐温性高，以及电镀特殊镀层可以达到一些特殊的性能，如抗辐射及电磁屏蔽等作用。因此，在镁锂合金上进行金属化电镀是工业化应用不可或缺的一种表面处理技术。目前，将传统镁合金的电镀工艺直接应用于镁锂合金的电镀工艺是最为现有的研究方向，主要是含氰电镀工艺。如美国材料实验协会制定的ASTMB480-88标准中，确定了镁合金表面镀覆金属镀层的方法，即氰化物预镀铜工艺，其工艺流程为：机械打磨→除油→酸浸蚀→活化→浸锌→氰化物预镀铜→化学镀镍或电镀。镁合金浸锌后氰化物镀铜的预镀工艺还有Dow工艺、Norskhydro工艺和WCM工艺。当前，镁锂合金的氰化物预镀铜工艺虽然能满足工业化应用的要求，但此工艺使用了剧毒的氰化物，对人体健康危害大且污染环境，应用将受到限制。为了避免氰化物的使用带来对人体健康危害和环境污染问题，后来开发了直接化学镍、预镀锌或者无氰预镀铜的预镀工艺。例如，中国专利公开号CN101560662A《镁合金化学镀镍再后续中性电镀镍的方法》中提出一种经过酸性除膜→碱性浸蚀→活化→化学镍→热处理→中性镀镍→常规电镀的工艺，在镁合金上获得金属化镀层。其优点在于工艺避免了氰化物的使用，化学镍打底层覆盖深镀能力强，适合不同形状复杂的工件。但是化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系，镀液的使用寿命短，而且化学镍施镀时间长，后续往往需要进行高温烘烤热处理以提高结合力，其流程繁琐，应用成本高。同时，该专利技术提到的工艺应用在镁锂合金材料上时出现化学镍层覆盖不完全，镍层与基材结合力差等现象，存在较大的性能缺陷，即使对镍层进行高温热处理也无法获得结合力好的镀层。中国专利公开号CN101435098A《一种镁合金表面上无氰电镀镍层的方法》中提出一种经过去氢→脱脂→出光→预镀锌铝合金→电镀中性镍的工艺，在铸造镁合金上金属化电镀的方法。其优点在于不需要经过化学镍处理，直接电镀锌铝合金作为打底层，从而缩短流程耗时，降低生产成本。但该专利技术配方中含有铬酐对环境污染大，且应用于镁锂合金时，其预镀的锌铝合金层与基材易产生脱皮，无法继续进行后续电镀。中国专利公开号CN101245479A《一种镁合金铸件无氰电镀铜的方法》中提出一种在现有的AZ-91D、AM60B镁合金材料上经过前处理→浸锌后，电镀无氰铜打底，再电镀后续镀层的方法，其优点是避免了氰化物使用且流程简单。但该方法应用在镁锂合金材料上时却存在诸多问题，一方面是由于镁锂合金电极电势更低，浸锌时置换反应过快，锌层粗糙，另一方面在进入无氰铜电镀时产生严重的铜置换反应，无法获得结合力好的镀层。中国专利公开号CN101280445B《镁合金摩托车轮毂表面电镀工艺》中针对AM60镁合金轮毂材料的表面电镀提出了一种通过前处理→浸锌后，进行电镀镍和电镀焦铜双层打底的方法，在摩托车镁合金轮毂上得到成功应用，其优点是避免了氰化物和生产成本高的化学镍工艺，通过先电镀镍后再进行焦铜打底，避免了产生铜置换所带来的结合力不良现象。但是由于其专利技术中使用的打底电镀镍pH低(4.8-5.4)，操作温度高(45-55℃)，应用于镁锂合金材料上时很容易出现腐蚀基材的现象，且其镍层深度能力差，工件低电流区无法覆盖镀层，无法获得结合力好的镀层。中国专利CN201510350139.3公开了一种通用于镁锂合金和镁铝合金基体的化学镀镍工艺，所述工艺的步骤包括：有机溶剂去油；碱液除油；活化(一)处理；活化(二)处理；上电镀挂具；浸锌处理；镀镍处理；钝化后处理；干燥处理。但是在其工艺的活化(一)处理与钝化后处理步骤中，均需使用铬酐来进行活化或钝化，而铬酐作为一种强氧化剧毒物质，对人体和环境有非常大的损害，极易引起生产事故。亦如中国专利CN201410105351.9公开了一种镁锂合金表面电镀镍的方法，所述步骤为打磨，碱洗，酸洗，活化，浸锌和镀镍，采用常规的镁锂合金表面前处理工艺，经过浸锌工艺打底，再进行电镀镍，获得了性能较好的镁锂合金电镀工艺，但是该专利技术中工件在处理前需要经过打磨工序，在企业生产过程中，将需要额外的打磨设备，且工件打磨时间较长，这将导致企业生产成本的极大增加；而且酸洗使用到铬酸，而铬酐作为一种强氧化剧毒物质，对人体和环境有非常大的损害，不符合环保发展需求。综上所述，现有的镁合金电镀处理技术针对现有的镁铝合金材料的电镀处理时，能实现表面电镀层的性能需求，但应用于镁锂合金材料时则都存在以下的缺陷和不足：(1)、前处理不适合镁锂合金，基材易发生过腐蚀，活化效果差，浸锌层粗糙，结合力差；(2)、打底镀层与镁锂合金基材结合力差，无法满足工业化生产的需求；(3)、工艺性能稳定性差，镀液寿命短，生产成本高；(4)、针对镁锂合金的无氰化电镀工业应用，大都着重对化学镍和镍打底工艺的研究，而前处理工艺较落后，含有铬酸，不符合环保发展要求，没有提出镁锂合金无氰无铬化电镀工艺的完整方案。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术通过针对镁锂合金材料的特点而进行研究开发的一种无氰镀镍打底工艺，其流程包括前处理的除油、酸蚀、碱蚀、浸锌后再经过电镀打底镍、焦铜、酸铜和全光镍处理后，获得了一种适应环保趋势需求，工艺操作条件范围宽，适合工业化生产需求，性能及工艺稳定性好的镁锂合金上无氰电镀镍的打底方法。为了实现本专利技术的技术目的，本专利技术采用如下技术方案。一种镁锂合金上无氰电镀镍的打底方法，所述方法步骤包括：（1）除油：将镁锂合金基体工件表面油污去除；（2）酸蚀：在温度为15~30℃的酸蚀槽中，将工件用酸蚀液酸蚀0.5~1.5min，将工件表面的氧化层松软化；（3）碱蚀：在50~60℃的碱蚀槽中，将工件用碱蚀液碱蚀0.5~1.5min，去除酸蚀后工件表面被活化的氧化层，所述碱蚀液的pH值为10~11；（4）浸锌：在50~60℃的浸锌槽中，将工件用浸锌溶液浸渍1.5~3min，在工件表面沉积一层细致的锌层，所述浸锌溶液的pH值为10.5~11.5；（5）电镀打底镍：在15~40℃的镀镍槽中，将工件在pH值为5.5~7.0的打底镍液电镀5~15min，电流密度为1~3A/dm2；（6）焦铜处理：在50~60℃的焦铜处理槽中，将工件在pH值为8.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁锂合金上无氰电镀镍的打底方法，其特征在于，所述方法步骤包括：（1）除油：将镁锂合金基体工件表面油污去除；（2）酸蚀：在温度为15~30℃的酸蚀槽中，将工件用酸蚀液酸蚀，使工件表面的氧化层松软化；（3）碱蚀：在50~60℃的碱蚀槽中，将工件用碱蚀液碱蚀，去除酸蚀后工件表面被松化的氧化层，所述碱蚀液的pH值为10~11；（4）浸锌：在50~60℃的浸锌槽中，将工件用浸锌溶液浸渍，在工件表面沉积一层细致的锌层，所述浸锌溶液的pH值为10.5~11.5；（5）电镀打底镍：在15~40℃的镀镍槽中，将工件在pH值为5.5~7.0的打底镍液电镀5~15min，电流密度为1~3A/dm2；（6）焦铜处理： 在50~60℃的焦铜处理槽中，将工件在pH值为8.0~9.0的焦铜处理液中电镀5~10min，电流密度为1~3A/dm2；（7）酸铜表面处理：在15~30℃的酸铜表面处理槽中，将工件在酸铜表面处理液中电镀15~30min，电流密度为3~5A/dm2；（8）镍表面修饰：在50~60℃的镍表面修饰处理槽中，将工件在pH值为4.2~4.6的镍表面修饰液中电镀15~30min，电流密度为3~5A/dm2。...

【技术特征摘要】
1.一种镁锂合金上无氰电镀镍的打底方法，其特征在于，所述方法步骤包括：（1）除油：将镁锂合金基体工件表面油污去除；（2）酸蚀：在温度为15~30℃的酸蚀槽中，将工件用酸蚀液酸蚀，使工件表面的氧化层松软化；（3）碱蚀：在50~60℃的碱蚀槽中，将工件用碱蚀液碱蚀，去除酸蚀后工件表面被松化的氧化层，所述碱蚀液的pH值为10~11；（4）浸锌：在50~60℃的浸锌槽中，将工件用浸锌溶液浸渍，在工件表面沉积一层细致的锌层，所述浸锌溶液的pH值为10.5~11.5；（5）电镀打底镍：在15~40℃的镀镍槽中，将工件在pH值为5.5~7.0的打底镍液电镀5~15min，电流密度为1~3A/dm2；（6）焦铜处理：在50~60℃的焦铜处理槽中，将工件在pH值为8.0~9.0的焦铜处理液中电镀5~10min，电流密度为1~3A/dm2；（7）酸铜表面处理：在15~30℃的酸铜表面处理槽中，将工件在酸铜表面处理液中电镀15~30min，电流密度为3~5A/dm2；（8）镍表面修饰：在50~60℃的镍表面修饰处理槽中，将工件在pH值为4.2~4.6的镍表面修饰液中电镀15~30min，电流密度为3~5A/dm2。2.根据权利要求1所述的一种镁锂合金上无氰电镀镍的打底方法，其特征在于：所述步骤（2）中的酸蚀液包括磷酸10~40g/L、柠檬酸5~30g/L、酒石酸2~10g/L和乌洛托品2~5g/L。3.根据权利要求1所述的一种镁锂合金上无氰电镀镍的打底方法，其特征在于：所述步骤（3）中的碱蚀液包括焦磷酸钾50~100g/L、柠檬酸钠20~50g...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪大照，容毅，
申请(专利权)人：江门市瑞期精细化学工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44