一种在铝及铝合金表面化学镀镍的方法技术

本发明专利技术公开了一种在铝及铝合金表面化学镀镍的方法，包含表面除油、水冲洗、酸蚀、水冲洗、催化液处理、化学镀镍步骤；本发明专利技术将具有预植催化质点能力的络合剂的“催化液”，通过控制该催化液组分、ｐＨ值和处理时间，在室温下铝及铝合金经催化液处理后于铝及铝合金基体表面直接沉积具有催化活性的离散质点，这些所预植的催化活性质点在化学镀液中诱发沉积出与基体结合性能良好的镍基合金镀层；本发明专利技术方法不需经过浸锌等前处理方法后在铝及铝合金表面形成形成一层很薄的Ｎｉ层来诱发镍基合金的沉积，简化了传统铝及铝合金化学镀镍基合金的工艺，降低了成本，成品率高；所得的镍基合金镀层均匀致密，与铝及铝合金基体结合性能良好，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料表面处理技术，具体涉及一种在铝及铝合金表面化学镀 镍的方法。
技术介绍
化学镀是指不需要电源而依靠溶液中还原剂的催化反应放出电子使金属离 子还原成金属原子的过程。化学镀是提高金属等材料表面耐磨性和耐蚀性的一 种表面强化方法，化学镀镍基合金镀层具有优良的耐蚀性和耐磨性、硬度高、 厚度均匀、结合力比电镀层要好和优良表面光洁度等特点，现已广泛应用于航 空、航天、电子工业、石油化工、精密仪器、机械、纺织以及汽车等行业。铝及铝合金具有质轻，比强度高等特定，铝质材料是一类用量仅次于钢铁 的重要的金属材料，在现代工业中获得了越来越广泛的应用。铝质材料的严重 弱点是质软、摩擦系数高、磨损大、客易拉伤且难以润滑等缺点。化学镀镍基 合金是铝合金表面的一种新型改性技术，可以提高铝及铝合金的表面硬度、耐腐蚀性、耐磨性、焊接性能及磁性能。20世纪80年代中期以来在国外发展很 快，美国化学镀镍占铝合金镀覆的25%，现在已在军事、电子、航天、计算机、 机械、汽车等领城广泛采用。铝是一种化学性质比较活泼的金属，铝的表面有一层天然的、致密的氧化 膜，这层膜的厚度约为50nm，不去除它，就难以获得结合良好的镀层，而去除 以后在大气中又会迅速形成。铝的电极电位很负，很容易失去电子，当浸入镀 液时，能与多种金属离子立即发生置换反应，从而使其它金属与铝制品表面形 成疏松层，其与基体的结合强度很差，因此严重影响镀层与基体的结合力。一 般是在基体金属与镀层之间制取既和基体铝结合力好，同时又与镀层结合力好 的中间层，使得在除去铝表面的自然氧化膜后能防止氧化膜的再产生，并防止零件浸入镀液中产生疏松粗糙镀层的置换金属的反应，这样才能保证化学镀的 正常进行和获得结合力良好的镀层。迄今为止，研究开发并已应用的工艺方法主要是采用浸锌-预镀层法。国外对 铝及铝合金化学镀前的预处理通常分为六道，即除油一浸蚀一第一次浸 锌一硝酸退除一第二次浸锌一碱性化学镀镍一正常化学镀镍。浸锌后 获得的极薄锌层在化学镀镍时几乎完全溶解，毒化镀液。因此浸锌后先进行闪 镀化学镍作为预镀以延长主镀槽溶液的使用寿命。浸锌工艺工艺复杂，其主要 缺点是在潮湿的腐蚀性环境中，锌相对于镍镀层来说是阳极，将受到横向腐蚀， 最终导致镍层剥落。此外,过渡锌层熔点低,限制了应用范围,而且两次浸锌之间 还有一次硝酸退锌工序，污染生产环境。浸锌层还对化学镀镍溶液造成污染。而 且，目前采用的商品浸锌合金液含有氰化物,危害性大,不符合环保要求。针对二次浸锌工艺存在的问题，国内外学者对铝及铝合金的化学镀前处理 展开了研究。闫军、王行方等进行了铝及铝合金直接化学镀铜工艺的研究，但 需要添加多种有机化学物。也有在铝表面置换一层镍来引发化学镀镍的报导，但此工艺在40 6(TC之间进行。还有浸锡层、浸铜法、激光法等铝及铝合金前处理工艺。无论是二次浸锌法还是浸镍法均是要在铝合金表面上形成一层很薄的Ni层来诱发镍基合金的沉积，工艺繁琐。专利技术专利02133822.1公开了一种 铝及铝合金化学镀镍镀前浸镍液，该专利技术可简化铝及铝合金化学镀镍工艺，但 所含组分较多，也需在铝及铝合金基体上形成一中间过渡镍层，文中也没有陈 述操作流程。专利技术专利200510100994.5报道了一种含硅、铜、镁的铝合金表面 化学镀镍方法，该法虽然简化了工艺，但该专利技术处理对象只是含硅、铜、镁的 铝合金，而且工艺中表面钝化后还需烘干。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，即在室温下 铝及铝合金经催化液处理后于铝及铝合金基体表面直接沉积具有催化活性的离散质点，这些所预植的催化活性质点在化学镀液中诱发沉积出与基体结合性能 良好的镍基合金镀层的方法，解决现有技术中存在的工艺复杂、污染环境、耗 能、耐腐蚀性能差及镀层附着力差等问题。本专利技术提供的，包含如下工艺步骤1) 清洁除油；2) 蒸馏水冲洗，室温；3) 酸蚀， 室温10 60s;4) 蒸馏水冲洗，室温；5) 催化液处理，15°C 35°C， 10 60s，催化液中各组成成分及其浓度为 镍盐10 55g/L络合剂80 150g/L 去离子水余量；pH值8 14;6) 镀镍基合金；7) 停镀，试样洗涤吹干。所述步骤2)中酸蚀用的溶液为含有体积比为20% 60%的硝酸与体积比 为0.1~5.0%的氢氟酸及余量的去离子水的混合溶液，酸蚀时间为10 60秒。所述步骤5)中催化液处理中所用催化液溶液中的镍盐为氯化镍、氨基磺 酸镍、次磷酸镍、碳酸镍、硫酸镍或硝酸镍中的一种或几种的复合。所述步骤5)中催化液处理中所用催化液溶液中的络和剂为乳酸、醋酸、 苹果酸、柠檬酸、醋酸钠、柠檬酸钠或硼酸中的一种或几种的复合。上述铝及铝合金在催化液处理后直接放入化学镀液中进行施镀.。 本专利技术具有如下优点1.采用本专利技术方法，不经过浸锌处理，简化了传统的铝合金化学镀镍的 工艺，降低了成本。2. 采用本专利技术方法，不经过浸锌处理，无需硝酸退锌工序,避免污染生产 环境，降低了对操作人员的健康影响。3. 采用本专利技术方法，不经过浸锌处理，不会对化学镀镍溶液造成污染及 毒化，延长主镀槽溶液的使用寿命。4. 采用本专利技术方法，催化液处理在室温下进行，不需要加热，节能降耗。5. 采用本专利技术方法，所得镍基合金镀层与铝及铝合金基体结合良好，镀 层均匀致密、耐磨、耐腐蚀、硬度高，具有良好的金属外观。具体实施例方式下面结合具体实施例详述本专利技术，但本专利技术不限于此。 实施例1将纯铝按以下操作步骤进行处理1) 清洁除油，蒸馏水冲洗，室温；2) 使用含20。/^的硝酸和1X的HF酸溶液，室温下处理30s，蒸馏水冲洗；3) 使用含氯化镍15g/L和醋酸钠112g/L的混合溶液中，在25t:下，处理时间为40S;4) 化学镀Ni-P合金；5) 停镀，试样洗涤吹干。 实施例2将LY12铝合金按以下操作步骤进行处理1) 清洁除油，蒸馏水冲洗，室温；2) 使用含50。^的硝酸和0.5^的HF酸溶液，室温下处理60s，蒸馏水冲洗；3) 使用含硝酸镍10g/L和乳酸90g/L的混合溶液中，在30'C，处理时间为15s;4) 化学镀Ni-W-P合金；5)停镀，试样洗涤吹干。 实施例3将6063铝合金按以下操作步骤进行处理1) 清洁除油，蒸馏水冲洗，室温；2) 使用含50X的硝酸和0.5X的HF酸溶液，室温下处理60s，蒸馏水冲洗；3) 使用含碳酸镍40g/L、柠檬酸钠95g/L和硼酸15g/L的混合溶液中，在2(TC， 处理时间为25s;4) 化学镀镀Ni-Co-P合金；5) 停镀，试样洗涤吹干。采用上述工艺得到的铝合金镀镍基合金件，经过结合力测试，其结果如附表 1所示。附表h采用本专利技术方法得到的化学镀镍基合金镀层结合性能测试结果<table>table see original document page 7</column></row><table>权利要求1.，其特征在于，该方法包含如下工艺步骤1)清洁除油；2)蒸馏水冲洗，室温；3)酸蚀，室温10～60秒；4)蒸馏水冲洗，室温；5)催化液处理，15℃～35℃，10～60秒，催化液中各组成成分及其浓度为镍盐10～55g/L，络合剂80～150g/L，去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在铝及铝合金表面化学镀镍的方法，其特征在于，该方法包含如下工艺步骤：１）清洁除油；２）蒸馏水冲洗，室温；３）酸蚀，室温１０～６０秒；４）蒸馏水冲洗，室温；５）催化液处理，１５℃～３５℃，１０～６０秒，催化液中各组成成分及其浓度为：镍盐１０～５５ｇ／Ｌ，络合剂８０～１５０ｇ／Ｌ，去离子水余量；ｐＨ值：８～１４；６）镀镍基合金；７）停镀，试样洗涤吹干。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永俊，成晓玲，张海燕，李风，曾国勋，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]