镁合金硫酸镍主盐镀液及其化学镀工艺.pdf

本发明公开了一种镁合金硫酸镍主盐镀液及其化学镀工艺，其镀液配方：(1)主盐硫酸镍5－40g·dm－3；(2)还原剂次亚磷酸钠10－50g·dm－3；(3)配合剂柠檬酸或柠檬酸三钠2.5－30g·dm－3，乳酸2.5－30g·dm－3，醋酸2.5－30g·dm－3，苹果酸2.5－30g·dm－3，丙酸2.5－30g· dm－3，丁二酸2.5－30g·dm－3中的一种或几种的复合物；(4)缓蚀剂氟化钾5－30g·dm－3，氟化钠5－30g·dm－3，氟化锂5－30g·dm－3，NH4HF2 5－30g·dm－3中的一种或几种的复合物；(5)稳定剂硫脲0.1－3mg·dm－3。施镀工艺包括超声波清洗→碱洗→酸洗→活化→浸锌→活化液退除→二次浸锌→化学镀镍→钝化与封孔等。本发明具有的优点：对保护环境污染少；生产成本低廉；镀膜厚度均匀；工艺简单。

1、  一种在镁合金上进行化学镀镍的镀液，其组分与重量配比如下：(1)硫酸镍5-40g·dm^-3；(2)还原剂 次亚磷酸钠10-50g·dm^-3；(3)配合剂柠檬酸或柠檬酸三钠2.5-30g·dm^-3，乳酸2.5-30g·dm^-3，醋酸2.5-30g·dm^-3，苹果酸2.5-30g·dm^-3，丙酸2.5-30g·dm^-3，丁二酸2.5-30g·dm^-3，上述酸或盐中的一种或几种的复合物；(4)缓蚀剂 氟化钾5-30g·dm^-3，氟化钠5-30g·dm^-3，氟化锂5-30g·dm^-3，NH₄HF₂ 5-30g·dm^-3，上述盐中的一种或几种的复合物；(5)稳定剂 硫脲0.1-3mg·dm^-3；调节pH值至3-7。

2、  根据权利要求1所述的在镁合金上进行化学镀镍的镀液，其特征在于，所述硫酸镍的含量为15-30g·dm^-3。

3、  根据权利要求2所述的在镁合金上进行化学镀镍的镀液，其特征在于，所述硫酸镍的含量为20g·dm^-3。

4、  根据权利要求1或2或3所述的在镁合金上进行化学镀镍的镀液，其特征在于，所述镀液的pH值为4.0-5.5。

5、  根据权利要求1或2或3所述的在镁合金上进行化学镀镍的镀液，其特征在于，所述缓蚀剂为：氟化钾10-20g·dm^-3，氟化钠10-20g·dm^-3，氟化锂10-20g·dm^-3，NH₄HF₂10-20g·dm^-3中的一种或几种的复合物。

6、  一种在镁合金上进行化学镀镍的施镀工艺，其特征在于，包括如下操作步骤：
(1)镀前处理  将镁合金抛光，再用丙酮或三氯乙烯超声波除油，碱洗除脂，酸洗除锈，氢氟酸活化，浸锌；
(2)化学镀镍  将经镀前处理的镁合金浸入权利要求1或2或3所述的镀液中，在70-98℃镀浴0.5-4h。
(3)镀后处理  镀层钝化与封孔。

7、  根据权利要求6所述的在镁合金上进行化学镀镍的工艺，其特征在于，所述浸锌步骤采用二次浸锌。

8、  根据权利要求6或7所述的在镁合金上进行化学镀镍的工艺，其特征在于，所述镀液温度为80-95℃。

9、  根据权利要求7所述的在镁合金上进行化学镀镍的工艺，其特征在于，所述镀浴时间为1.0-2h。

10、  根据权利要求8所述的在镁合金上进行化学镀镍的工艺，其特征在于，所述镀浴时间为1.0-2h。

镁合金硫酸镍主盐镀液及其化学镀工艺
                            技术领域
本发明涉及一种化学镀镍的镀液配方及其施镀工艺，尤其是涉及一种镁合金化学镀镍的镀液配方及其施镀工艺。
                            背景技术
镁合金的电极电势低，化学活性高。在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中均会遭受严重的电化学腐蚀，这阻碍了镁合金产品在应用中发挥其优势，限制其应用范围。使用镁合金作结构材料必须进行防护处理才能应用，化学镀镍是镁合金防护最有效的保护方式之一。
目前镁合金化学镀镍有Dow的浸Zn氰化镀Cu打底和直接化学镀两种工艺。由Dow公司开发的浸Zn工艺的工艺流程为：表面处理→活化→浸Zn→氰化镀Cu→化学镀Ni-P。但此工艺中氰化镀铜打底时的镀液中含有大量CuCN、KCN、NaCN等氰化物，毒性大，后处理麻烦，并且对含Al量高的合金不适用。因此，采用直接化学镀Ni-P的方法，其工艺简单，镀液中不含氰化物，逐渐受到重视。Sharma等研究了在ZM21 Mg合金用碱式碳酸镍镀镍的工艺直接化学镀Ni-P过程，得到的镀层具有良好的机械性能、耐蚀性、可焊性和对环境的稳定性。AHC公司开发的直接化学镀Ni-P只需酸性浸蚀→活化→化学镀Ni-P三个过程，能形成厚度达100μm的镀层，具有较好的抗蚀性，并且热稳定性及导电性能也较好。美国U S Patent 2526544、U S Patent 2965551、U S Patent 3152009、U S Patent 2654702专利、ASTM B480-88标准和国内外各种文献报道的镁合金化学镀镍工艺均是采用碱式碳酸镍主盐的镀镍工艺，由于碱式碳酸镍的溶解性能差，价格昂贵。硫酸镍价格便宜，但人们普遍认为，镀液中含有大量的SO₄^2-对镁合金有腐蚀作用，因而回避含SO₄^2-镀液的使用。
                          发明内容
本发明的目的在于提供一种对环境污染少，对镁合金无腐蚀，又能显着降低生产成本，适合用于镁合金表面化学镀镍的镀液及相应的直接化学镀镍工艺。
本发明的目的是这样实现的。
本发明之镁合金表面化学镀镍的镀液组份及配比如下：
包含主盐镍盐和还原剂次磷酸盐，还有缓蚀剂、配合剂、稳定剂等。
(1)镀液主盐使用硫酸镍，用量5-40g·dm^-3，优选用量15-30g·dm^-3；更优选的用量为20g·dm^-3；(2)还原剂次亚磷酸钠10-50g·dm^-3，优选用量15-25g.dm^-3；更优选的用量为20g·dm^-3；(3)配合剂柠檬酸或柠檬酸三钠2.5-30g·dm^-3，乳酸2.5-30g·dm^-3，醋酸2.5-30g·dm^-3，苹果酸2.5-30g·dm^-3，丙酸2.5-30g·dm^-3，丁二酸2.5-30g·dm^-3(上述酸或盐中的一种或几种的复合物)；(4)缓蚀剂 氟化钾5-30g·dm^-3，氟化钠5-30g·dm^-3，氟化锂5-30g·dm^-3，NH₄HF₂ 5-30g·dm^-3(上述盐中的一种或几种的复合物，各盐的优选用量为10-20g·dm^-3)；(5)稳定剂硫脲0.1-3mg·dm^-3。可用NH₃·H₂O(25％)调节pH值至3.0-7.0，优选pH值4.0-5.5。
使用本发明之镀液对镁合金表面直接化学镀镍包括以下工艺流程：化学镀镍前处理(超声波清洗→碱洗→酸洗→活化→浸锌→活化液退除→浸锌)→化学镀镍→钝化与封孔(各步间均水洗)。兹将各工艺步骤的操作条件分述如下：
(1)化学镀镍前处理
在镁合金化学镀镍前，需要进行表面除油除脂、酸洗除锈、活化、浸锌等处理，以提高化学镀镍层的结合力。进行这些处理均有公知的方法。
1)表面除油除脂
镁合金表面的除油脂工艺同其它材质的处理方法基本相同，可采用丙酮或三氯乙烯有机溶剂超声波清洗除油、碱洗除脂。
碱洗过程有如下几种工艺：
Na₂CO₃ 15g·dm^-3，Na₃PO₄·12H₂O 15g·dm^-3，OP-10 3cm³·dm^-3，温度：60-70℃。
NaOH 40-50g·dm^-3，Na₃PO₄·12H₂O 10-15g·dm^-3，温度：60±5℃，时间：8-10min。
NaOH 10-15g·dm^-3，Na₂CO₃·10 H₂O 20-25g·dm^-3，十二烷基硫酸钠0.5g·dm^-3，温度：75℃，时间：2-10min。
Na₂CO₃ 12-20g·dm^-3，Na₃PO₄·12H₂O 10-20g·dm^-3，Na₂SiO₃ 10-15g·dm^-3，OP乳化剂1-3g·dm^-3，温度：60-80℃。
可根据镁合金的不同类型，选取以上其中一种碱洗工艺。不同碱洗的成分变化不大，清洗时间则应与镁合金表面污染程度有关。
阴极电解除油脂：Na₂CO₃·10 H₂O 5g·dm^-3，Na₃PO₄·12H₂O 10-20g·dm^-3，Na₂SiO₃ 3g·dm^-3，温度：60℃，电流密度：7-10A·dm^-2。
阴极电解除油脂效果很好。
2)酸洗
酸洗的目的是除去表面的氧化物、松散附着的冷加工金属和已嵌入表面的污垢(氧化物、嵌入的砂、钝化膜和烧焦的润滑油等)，使其裸露出镁合金金属基体来。在选择酸洗处理液时必须考虑污物的种类、镁合金的类型以及允许的尺寸公差和表面要求。如果镁合金产品裸露或涂一层透明涂层后使用，通常采用硝酸铁、醋酸-硝酸盐或磷酸盐洗液处理，这类处理可获得良好的耐蚀性以及美丽的外观。单就改善耐蚀性能而言，硝酸铁和磷酸酸洗工艺的效果更好。各种镁合金的酸洗液及工艺见表1。
                表1各种镁合金的酸洗液及工艺