專利名稱：一種鎂合金化學鍍鎳新方法
技術領域：
本發明是一種鎂合金化學鍍鎳新方法，屬于金屬表面處理技術。
背景技術：
鎂合金具有密度低、比強度比剛度高、抗沖擊性能、電磁屏蔽性能優良，機加工性能好等特點，在軍工武器裝備、航天航空、電子消費品、機械、高鐵、汽車等領域有著廣泛的應用前景。我國是世界原生鎂的最大生產國和出口國，產量占世界總產量75%。開發鎂合金，我國不但具有巨大的資源優勢，還有巨大的市場需求，因此，解決鎂合金材料關鍵技術及其表面處理技術，是鎂行業迫在眉睫的緊要任務，也是國內外鎂行業急待解決的重大技術難題。鎂合金比鋁合金有更高的化學活性，通過在鎂合金表面鍍鎳是解決鎂合金抗腐蝕性差的重要手段。鎂合金化學鍍鎳具有工藝、設備簡單，化學鍍鎳層光潔、平整，厚度均勻， 鍍層耐蝕性好、耐磨性能優良等優點，是目前鎂合金表面處理的主要技術手段，也是鎂合金表面處理的發展趨勢。目前鎂合金化學鍍鎳主要有兩種方法，直接鍍鎳法、浸鋅-鍍銅-鍍鎳法。直接化學鍍鎳方法采用硫酸鎳溶液直接化學鍍，具有工藝簡單，成本低的特點，但是該法的鍍層結合力較差，鍍液大量的六價鉻對環境帶來了極大的危害，在此基礎上開發出浸鋅-鍍銅-鍍鎳法，該法雖然提高了鍍鎳層的結合力，但仍存在以下技術缺陷I、鍍層結合力還有待提高，難以達到國軍標要求；2、表面鍍鎳層晶胞大、孔隙率高、抗鹽霧腐蝕性差，難以達到國軍標要求；3、鍍液使用大量的氟鹽、氰化物,嚴重危害環境；4、工藝復雜、成本高。針對上述缺點，本發明提出了一種鎂合金化學鍍鎳新方法，該方法通過對鍍液配方的改進和工藝改進，使鍍鎳層晶粒細化，大大提高了鍍層的結合力和抗鹽霧腐蝕能力，且本工藝生產流程少、鍍液穩定性高。
發明內容
本方法有以下操作步驟I)堿洗將鎂合金進行表面除油，除油時溫度40 80°C，時間5 15min，取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；2)酸洗將堿洗后的鎂合金進行酸清洗；酸洗時將鎂合金浸入稀酸溶液中進行清洗，酸洗溶液pH值為O. 5 5，酸洗溫度20 80°C，時間O. 5 5min，取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；3)活化將酸洗后的鎂合金浸入活化處理溶液中進行處理，活化溶液pH值為 O. I 4，活化處理溫度10 50°C，時間I 15min，取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；4)轉化將活化處理后的鎂合金進行轉化處理，轉化溶液pH值為2 3，溫度10 30°C，時間7min ;取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；
5)鍍鎳將轉化之后的鎂合金進行鍍鎳處理，鍍鎳溶液pH值為5 8，溫度50 85°C，時間10 60min，取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈，于烘箱中80°C烘干。堿洗溶液由堿和表面活性劑組成，所用堿為氫氧化鈉、磷酸三鈉、碳酸鈉、硅酸鈉中的一種、或兩種或三種藥劑組成的水溶液，每升堿洗溶液中含上述藥劑的總量為10 100g，當為兩種時，兩種藥劑比例為I I. 5 I (質量比)，當為三種時，三種藥劑各占藥劑總量的1/3(質量比)；該堿洗溶液還含有表面活性劑，所用表面活性劑為硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、0P-10中的一種或兩種，每升堿洗溶液中表面活性劑含量為O. 5 5g，當為兩種時，兩種藥劑各占藥劑總量的1/2 (質量比)。酸洗溶液由酸及絡合劑組成，所用酸為乙酸、醋酸、乳酸、草酸、丁酸、甲酸、苯甲酸、檸檬酸等有機酸中一種藥劑的水溶液，酸洗溶液PH值為O. 5 5 ;該酸洗溶液還含有絡合劑，所用絡合劑為EDTA、酒石酸鉀鈉、葡萄糖酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或兩種，每升酸洗液中絡合劑含量為5 20g，當為兩種時，兩種藥劑的比例為I 1.5 2(質量比)。活化溶液由酸及緩蝕劑組成，所用酸為磷酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、乙酸、草酸中的一種，其用量按PH值計量，活化溶液pH值為O. I 4 ;所用緩蝕劑為磷酸鈉、硫酸鈉、硝酸鈉、氟化鈉、乙酸鈉、草酸鈉中的一種，每升活化液中緩蝕劑含量為5 50g。鍍鎳溶液由主鹽、絡合劑、還原劑、緩沖溶液組成，其中主鹽為10 50g/L的硫酸鎳，絡合劑為10 50g/L的朽1檬酸鈉,還原劑為10 50g/L次亞磷酸鈉,緩沖溶液由氫氟酸和氨水溶液組成，其中氫氟酸含量為5 25g/L，氨水含量為5 25g/L。本方法提供的鎂合金化學鍍鎳工藝具有以下特點I、本方法使鎳-磷晶胞細化，形成緊密、均勻的鎳-磷合金鍍層，克服了傳統工藝中鎳-磷鍍層孔隙率高、均勻性差的缺點，大幅度提高鍍層抗鹽霧腐蝕性能；2、本方法的特點在于鎳鍍層與鎂合金基材之間增加了一轉化膜層，改轉化膜層降低了鎳鍍層與基材的電極電位差異，從而大大增強了鍍層與基材之間的結合力；3、本方法對鎂合金基材適應性強，能對各種牌號的鎂合金進行化學鍍鎳處理，鍍層性能良好；4、本方法較之傳統的浸鋅-鍍銅-鍍鎳法，減少了浸鋅、氰化鍍銅步驟，工藝簡單； 較之直接化學鍍鎳工藝，鍍層性能有了較大提高。
具體實施例方式下面結合實例詳細描述本方法。實例一用國產AZ31B鎂合金擠壓型材，切成100X50X4mm3的樣片，按如下操作步驟進行化學鍍鎳處理I、堿洗將工業一級氫氧化鈉(99% ) 15g溶解到IOOml蒸餾水中、工業一級磷酸三鈉15g溶解到IOOml蒸餾水中；分析純十二烷基硫酸鈉Ig溶解到IOOml蒸餾水中；將上述三溶液倒入IOOOml燒杯中，加入700ml蒸餾水，完全混合為IOOOml堿洗液。將堿洗液在恒溫水浴中加熱至70°C，將樣件浸沒在堿洗液中7min ;樣件取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈。2、酸洗將分析純乙酸50ml溶解到IOOml蒸餾水中，酒石酸鉀鈉5g溶解到IOOml 蒸懼水中，將上述兩溶液倒入IOOOml燒杯中，加入750ml蒸懼水，完全混合為IOOOml酸
4洗液，酸洗溶液PH值為2. 5 ;將酸洗液在很溫水浴中加熱至30°C，將樣件浸沒在酸洗液中 2min ;樣件取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；3、活化將20ml分析純硝酸溶解到IOOml蒸餾水中，將20g硝酸鈉溶解到IOOml 蒸餾水中，將上述兩溶液倒入IOOOml燒杯中，加入780ml蒸餾水，完全混合為IOOOml活化液，酸洗溶液PH值為1.0。將零件浸沒在室溫活化液中5min ;樣件取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；4、轉化取分析純硝酸5g溶解到IOOml蒸餾水中，取分析純EDTA 15g溶解到 IOOml蒸懼水中，取分析純硝酸鈉IOg溶解到IOOml蒸懼水中，取分析純硫酸鎳3g溶解到 IOOml蒸懼水中，將上述三溶液倒入IOOOml燒杯中，加入600ml蒸懼水,完全混合為IOOOml 轉化液，轉化溶液PH值為2. 5。將零件浸泡在室溫轉化液中7min ;樣件取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；5、鍍鎳將工業級硫酸鎳15g溶解到IOOml蒸餾水中，將工業級檸檬酸鈉20g溶解到IOOml蒸餾水中，將工業級次亞磷酸鈉20g溶解到IOOml蒸餾水中，將上述三種溶液倒入IOOOml燒杯中，加入分析純氨水20g,工業級氫氟酸5g,加入700ml蒸懼水,完全混合為 IOOOml鍍鎳溶液，溶液pH值為6. 2。將鍍液在恒溫水浴中加熱至70°C，將零件浸沒在鍍鎳溶液中30min ;樣件取出后用大量蒸餾水沖洗干凈；于烘箱中80°C烘干。實例二 用國產AZ91鎂合金鑄錠，切成100 X 50 X 4mm3的樣片，按如下操作步驟進行化學鍍鎳處理。處理方法同實例一。實例三用國產ZK60鎂合金鑄錠，切成100 X 50 X 4mm3的樣片，按如下操作步驟進行化學鍍鎳處理。I、堿洗將工業一級碳酸鈉15g溶解到IOOml蒸餾水中、工業一級磷酸三鈉IOg溶解到IOOml蒸懼水中；分析純0P-10 Ig溶解到IOOml蒸懼水中；分析純十二燒基硫酸鈉Ig 溶解到IOOml蒸餾水中；將上述三溶液倒入IOOOml燒杯中，加入600ml蒸餾水，完全混合為 IOOOml堿洗液。將堿洗液在恒溫水浴中加熱至70°C，將樣件浸沒在堿洗液中7min ;樣件取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈。2、酸洗同實例一中第2條；3、活化將IOml分析純硫酸溶解到IOOml蒸懼水中，將15g乙酸鈉溶解到IOOml 蒸餾水中，將上述兩溶液倒入IOOOml燒杯中，加入790ml蒸餾水，完全混合為IOOOml活化液，活化溶液PH值為1.0。將零件浸沒在室溫活化液中5min ;樣件取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；4、轉化同實例一中第4條；5、鍍鎳將工業級硫酸鎳20g溶解到IOOml蒸餾水中，將工業級檸檬酸鈉15g溶解到IOOml蒸餾水中，將工業級次亞磷酸鈉17g溶解到IOOml蒸餾水中，將上述三種溶液倒入IOOOml燒杯中，加入分析純氨水15g,工業級氫氟酸IOg,加入700ml蒸懼水,完全混合為 IOOOml鍍鎳溶液，溶液pH值為6. 2。將鍍液在恒溫水浴中加熱至70°C，將零件浸沒在鍍鎳溶液中30min ;樣件取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；于烘箱中80°C烘干。實例實驗結果見表I。表I實例實驗結果
實例鍍層性能結論外觀結合力[1]抗鹽霧性能2實例I平整光亮、不起泡不起皮、不鼓泡腐蝕面積<0.25%好實例2平整光亮、不起泡不起皮、不鼓泡腐蝕面積<0.5%較好實例3平整光亮、不起泡不起皮、不鼓泡腐蝕面積<0.25%好[I]采用國軍標GJB150A-2009熱震試驗檢測，220°C。[2]采用國軍標GJB150A-2009鹽霧試驗檢測，35°C，5% NaCl溶液，連續噴霧48h。
權利要求
1.一種新的鎂合金化學鍍鎳方法，該方法含堿洗、酸洗、活化、轉化、鍍鎳等處理過1)堿洗將鎂合金進行表面除油，除油時溫度40 80°C，時間5 15min，取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；2)酸洗將堿洗后的鎂合金進行酸清洗；酸洗時將鎂合金浸入稀酸溶液中進行清洗， 酸洗溶液PH值為O. 5 5，酸洗溫度20 80°C，時間O. 5 5min，取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；3)活化將酸洗后的鎂合金浸入活化處理溶液中進行處理，活化溶液pH值為O.I 4， 活化處理溫度10 50°C，時間I 15min，取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；4)轉化將活化處理后的鎂合金進行轉化處理，轉化溶液pH值為2 3，溫度10 30°C，時間7min ;取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈；5)鍍鎳將轉化之后的鎂合金進行鍍鎳處理，鍍鎳溶液pH值為5 8，溫度50 85°C， 時間10 60min，取出后用大量常溫蒸餾水沖洗干凈，于烘箱中80°C烘干。
2.根據權利要求I所述的鎂合金化學鍍鎳前處理工藝，其特征在于，所述堿洗溶液為氫氧化鈉、磷酸三鈉、碳酸鈉、硅酸鈉中的一種、或兩種或三種藥劑組成的水溶液，每升堿洗溶液中含上述藥劑的總量為10 100g，當為兩種時，兩種藥劑比例為I 1.5 : 1(質量比)，當為三種時，三種藥劑各占藥劑總量的1/3 (質量比)；該堿洗溶液還含有表面活性劑， 所用表面活性劑為硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、0P-10中的一種或兩種，每升堿洗溶液中表面活性劑含量為O. 5 5g，當為兩種時，兩種藥劑各占藥劑總量的1/2 (質量比)。
3.根據權利要求I所述的鎂合金化學鍍鎳前處理工藝，其特征在于，所述酸洗溶液為乙酸、醋酸、乳酸、草酸、丁酸、甲酸、苯甲酸、檸檬酸等有機酸中一種藥劑的水溶液，酸洗溶液PH值為O. 5 5 ;該酸洗溶液還含有絡合劑，所用絡合劑為EDTA、酒石酸鉀鈉、葡萄糖酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或兩種，每升酸洗液中絡合劑含量為5 20g，當為兩種時，兩種藥劑的比例為I 1.5 2(質量比)。
4.根據權利要求I所述的鎂合金化學鍍鎳前處理工藝，其特征在于，所述活化溶液由酸及緩蝕劑組成，所用酸為磷酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、乙酸、草酸中的一種，其用量按PH值計量，活化溶液PH值為O. I 4 ;所用緩蝕劑為磷酸鈉、硫酸鈉、硝酸鈉、氟化鈉、乙酸鈉、草酸鈉中的一種，每升活化液中緩蝕劑含量為5 50g。
5.根據權利要求I所述的鍍鎳工藝條件，其特征在于，鍍鎳溶液由主鹽、絡合劑、還原劑、緩沖溶液組成，其中主鹽為10 50g/L的硫酸鎳，絡合劑為10 50g/L的檸檬酸鈉， 還原劑為10 50g/L次亞磷酸鈉，緩沖溶液由氫氟酸和氨水溶液組成，其中氫氟酸含量為 5 25g/L，氨水含量為5 25g/L。
全文摘要
本發明涉及一種鎂合金化學鍍鎳新方法，該方法含堿洗、酸洗、活化、轉化、鍍鎳等工序。本發明解決了鎂合金化學鍍鎳過程中易起泡、結合力差、抗腐蝕性能差的技術難題，具有工藝過程簡單、成本低等特點。采用本發明制得的鎳-磷合金鍍層平整光滑，均勻致密；與基材結合力強，達到國軍標GJB150A-2009熱震試驗(220℃)和鹽霧試驗(96h)技術要求。
文檔編號C23C18/18GK102586763SQ20121007519
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者方小強, 鐘輝 申請人:成都青元泛鎂科技有限公司