铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法 技术领域 本发明涉及铝或铝合金制品的表面处理领域， 更具体地说， 涉及一种铝或铝合金 制品表面防腐蚀的处理方法。
背景技术
铝、 铝合金由于密度小、 强度和刚度高、 导热性能好、 优异的铸造性和良好的加工 性能， 同时还具有良好的阻尼性能， 因而在各行各业中的应用越来越广泛。据统计， 近年来 铝、 铝合金用量在全球范围内的年增长率高达 25％， 显示了极好的应用前景。但是， 铝、 铝 合金的耐蚀性差， 这一直是妨碍其进一步开发使用的一个主要因素。 尤其是在潮湿大气、 淡 水、 海水、 大多数有机酸及其盐、 无机酸及其盐中， 铝、 铝合金都会受到较强烈的腐蚀破坏。 并且， 由于铝、 铝合金制品弯折、 边角等部分结构复杂， 在对铝、 铝合金制品进行后续喷涂 时， 在制品的弯折、 边角等结构复杂部分会发生漏喷涂现象， 上述缺陷大大的限制了铝或铝 合金制品的推广和应用。 发明内容本发明要解决的技术问题在于， 针对上述现有的铝或铝合金制品存在的缺点， 提 供一种铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法， 工艺简单， 能够显著的提高铝或铝合金制 品表面的防腐蚀性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 提供一种铝或铝合金制品表面防腐 蚀的处理方法， 包括下述步骤 ：
前处理 ： 对铝或铝合金制品表面进行前处理 ；
化学镀镍磷 ： 将经过前处理的铝或铝合金制品在化学镀镍磷溶液中进行化学镀镍 磷， 所述化学镀镍磷溶液包含 ：
镍盐 ： 20 ～ 30g/L ；
次磷酸钠 ： 20 ～ 35g/L ；
助剂 ： 35 ～ 60g/L。
在本发明所述的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法中， 所述化学镀镍磷的反 应条件为 ： PH 值 ： 4.5 ～ 5 ； 温度 86 ～ 94℃ ； 时间 1 ～ 3h。
在本发明所述的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法中， 所述镍盐为硫酸镍 NiSO4·6H2O、 氯化镍 NiCl2·6H2O、 次磷酸镍 Ni(H2PO2)·6H2O 或醋酸镍 Ni(CH3COO)2·4H2O。
在本发明所述的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法中， 所述助剂包括络合 剂、 稳定剂和 pH 值缓冲剂 ； 所述络合剂为脂肪族羧酸、 其取代衍生物或它们的盐类 ； 所述稳 定剂为重金属离子 ； 所述 pH 值缓冲剂为一元或二元有机酸及其盐类。
在本发明所述的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法中， 所述镍盐为硫酸镍 NiSO4·6H2O ； 所述络合剂为乳酸 CH3CHOHCOOH、 苹果酸 CHOHCH2(COOH)2、 醋酸钠 CH3COONa 或 羟基乙酸钠 HOCH2COONa ； 所述稳定剂为 Pb2+ ； 所述缓冲剂为丙酸 C2H5COOH、 醋酸钠 CH3COONa
或羟基乙酸钠 HOCH2COONa。
在本发明所述的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法中， 所述前处理步骤具体 包括 ：
除油 ： 除油采用有机溶液和 / 或碱性溶液除去铝或铝金属制品表面的油污， 然后 清洗、 干燥 ；
磷化处理 ： 将经过除油的铝或铝金属制品放入磷化液中温度 80℃～ 90℃下浸泡 10 ～ 30min， 然后清洗 ； 所述磷化液包含 ： NaOH 40 ～ 60g/L， Na2CO320 ～ 30g/L， Na3PO4· 12H2O 50 ～ 70g/L， Na2SiO35 ～ 10g/L ；
酸液活化处理 ： 将经过除油、 磷化处理后的铝或铝金属制品在室温下放入活化液 中浸蚀 1 ～ 6min， 所述活化液为 50％ HCl 和 10％ H2SO4 的混合液， 然后水洗、 干燥 ；
有机溶剂浸泡 ： 将酸液活化处理后的铝或铝金属制品放入有机溶剂中浸泡 1 ～ 3min， 所述有机溶剂为三氯乙烯、 醋酸乙酯、 丙酮、 丁酮或汽油。
在本发明所述的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法中， 所述除油工序中的有机 溶液为汽油、 煤油、 苯类、 酮类、 氯化烷烃或烯烃溶液 ； 所述碱性溶液为磷化处理中的磷化液。
在本发明所述的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法中， 所述前处理步骤与化 学镀镍磷步骤之间还包括下述步骤 ：
阳极处理 ： 将经过前处理的铝或铝金属制品接阳极， 在电镀槽内浸入电镀液中， 在 95 ～ 100℃的温度、 3 ～ 10A/dm2 的电流强度的条件下处理 5 ～ 20min ； 所述电镀液为氨基 磺酸镍配方， 包含 ： 氨基磺酸镍 250 ～ 350g/L， 金属镍 50 ～ 100g/L， 氨基磺酸 10 ～ 30g/L， 盐酸 10 ～ 15ml/L， PH 值 1 ～ 1.5 ；
封闭处理 ： 将阳极处理后的铝或铝金属制品置入沸水中浸泡 1 ～ 10min， 取出后让 水流尽， 再将其自然干燥或放入烘箱内在 60℃～ 180℃的条件下烘干。
在本发明所述的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法中， 所述封闭处理步骤与 化学镀镍磷步骤之间， 还包括中和步骤 ： 将经过封闭处理后的铝或铝金属制品在氨水中浸 泡 10 ～ 30s。
在本发明所述的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法中， 所述化学镀镍磷步骤 之后还包括后处理步骤 ： 将经过化学镀镍磷的铝或铝金属制品放入 150 ～ 250℃烘箱中进 行 1 ～ 3 小时去应力处理， 再放入 380 ～ 400℃烘箱中进行 0.5 ～ 1 小时热处理。
本发明的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法的有益效果 ： 在铝或铝合金制品 ( 例如 ： 灯具 ) 的外表面形成一层均匀且具有良好的耐酸、 碱、 盐性能的化学镀 Ni-P 防腐蚀 层， 能够显著的提高铝或铝合金合金制品表面的防腐蚀性能， 同时， 可以避免因保护镀层厚 度不均匀， 在制品的弯折、 边角等结构复杂部分发生的漏喷涂现象。 附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明， 附图中 ： 图 1 是本发明铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法的流程图。具体实施方式
图 1 所示是本发明铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法的流程图， 本发明的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法， 包括如下步骤 ：
步骤 1 ： 除油 ： 除油工序采用有机溶液除去铝或铝金属制品表面的油污 ； 本步骤所 采用的有机溶液为汽油、 煤油、 苯类、 酮类、 氯化烷烃或烯烃溶液， 有机溶液除油的特点是除 油速度快， 经除油后的溶液还可回收再利用， 一般不腐蚀金属， 但除油容易不彻底。
步骤 2 ： 清洗 ： 将除油处理后的铝或铝金属制品在 25 ～ 40℃的水中清洗、 干燥。
步骤 3 ： 磷化处理 ： 将铝或铝金属制品放入磷化液中温度 80℃～ 90℃下浸泡 10 ～ 30min， 所述磷化液包含 ： NaOH 40 ～ 60g/L， Na2CO320 ～ 30g/L， Na3PO4·12H2O 50 ～ 70g/L， Na2SiO35 ～ 10g/L ； 所述磷化处理步骤能够利用碱性溶液的皂化作用和乳化作用除去油污， 另外还能够形成磷化膜转接层， 起到增加镀层的附着力的作用。
步骤 4 ： 清洗 ： 将经过磷化处理后的铝或铝金属制品先用 25 ～ 40 ℃的温水清洗 1 ～ 3min， 再用冷水冲洗 1 ～ 3min。
步骤 5 ： 酸液活化处理 ： 将经过除油、 磷化处理后的铝或铝金属制品在室温下放入 活化液中浸蚀 1 ～ 6min， 所述活化液为 50％ HCl 和 10％ H2SO4 的混合液。
步骤 6 ： 清洗 ： 将经过酸液活化处理后的铝或铝金属制品用 25 ～ 40 ℃的水清洗 1 ～ 3min 后干燥。 步骤 7 ： 有机溶剂浸泡 ： 将干燥后的铝或铝金属制品放入有机溶剂中浸泡 1 ～ 3min， 所述有机溶剂可为三氯乙烯、 醋酸乙酯、 丙酮、 丁酮、 汽油等， 本步骤的作用与除油步 骤的作用相似， 能够有效的除去铝或铝金属制品表面的油污。
上述步骤 1 ～ 7 属于铝或铝合金制品表面的前处理步骤， 用于得到适合进行化学 镀镍磷的铝或铝合金制品表面。
步骤 8 ： 阳极处理 ： 将经过前处理的铝或铝金属制品接阳极， 放入电镀槽中浸入电 镀液， 在 95 ～ 100℃的温度、 3 ～ 10A/dm2 的电流强度的条件下处理 5 ～ 20min ； 所述电镀液 为氨基磺酸镍配方， 包含 ： 氨基磺酸镍 250 ～ 350g/L， 金属镍 50 ～ 100g/L， 氨基磺酸 10 ～ 30g/L， 盐酸 10 ～ 15ml/L， PH 值 1 ～ 1.5， 阳极处理用于形成过渡镍磷层， 有利于后续的化 学镀镍磷。
步骤 9 ： 封闭处理 ： 将阳极处理后的灯具置入沸水中浸泡 1 ～ 10min， 取出后让水 流尽， 再将其自然干燥或放入烘箱内在 60℃～ 180℃的条件下烘干， 封闭处理用于密封过 渡镍层的微孔， 有利于后续的化学镀镍磷。
步骤 10 ： 中和 ： 将经过封闭处理后的铝或铝金属制品在氨水中浸泡 10 ～ 30s， 再 在纯净水中浸泡清洗 1 ～ 3min， 用以调节过渡镍层的 PH 值。
步骤 11 ： 化学镀镍磷 (Ni-P) ： 在化学镀镍磷 (Ni-P) 溶液中进行化学浸镀， 反应条 件为 ： PH 值 ： 4.5 ～ 5， 温度 86 ～ 94℃， 时间 1 ～ 3h。化学镀镍是在金属盐和还原剂共同存 在的溶液中靠自催化的化学反应而在金属表面沉积金属镀层的成膜技术， 化学镀镍所镀出 的镀层为镍磷合金镀层， 可以根据需要来选择镀层中的含磷量， 分为低磷化学镀镍、 中磷化 学镀镍或高磷化学镀镍。
所述化学镀镍磷溶液包括 ：
镍盐 ： 化学镀镍磷 Ni-P 溶液中的主盐是镍盐， 例如 ： 可采用硫酸镍 NiSO4·6H2O、 氯化镍 NiCl2·6H2O、 次磷酸镍 Ni(H2PO2)·6H2O 或醋酸镍 Ni(CH3COO)2·4H2O 等， 由于氯离 子的存在会降低镀层的耐蚀性， 还会产生拉应力， 因而一般不采用氯化镍做主盐， 而醋酸镍
Ni(CH3COO)2·4H2O 和次磷酸镍 Ni(H2PO2)·6H2O 的价格较高， 因而一般也不采用， 较佳的是 采用硫酸镍 NiSO4·6H2O， 镍盐在化学镀镍磷溶液中的含量为 20 ～ 30g/L。
还原剂 ： 采用次磷酸盐作为还原剂， 用于将金属镍从金属镍盐的水溶液中还原出 来并沉积在铝或铝合金制品的表面， 较佳的是采用次磷酸钠 Na(H2PO2)·6H2O， 其价格低、 镀 液容易控制， 在水中易于溶解， 而且使得镀层性能良好， 次磷酸钠 Na(H2PO2)·6H2O 在化学镀 镍磷溶液中的含量为 20 ～ 35g/L。
助剂 ： 助剂在化学镀镍磷溶液中的含量为 35 ～ 60g/L。常用的助剂为络合剂和 稳定剂， 还可根据需要添加缓冲剂、 加速剂、 光亮剂、 润湿剂等， 组分和含量可根据需要添 加。化学镀镍磷溶液中除了主盐与还原剂以外， 最重要的组成成分是络合剂， 络合剂可以 防止镀液析出沉淀， 增加镀液稳定性、 提高沉积速度并延长使用寿命， 常用的络合剂主要是 脂肪族羧酸及其取代衍生物， 例如 ： 采用丁二酸、 柠檬酸 (2- 羟基丙烷 -1， 2， 3- 三羧酸 )、 乳酸 CH3CHOHCOOH、 苹果酸 ( 羟基丁二酸 )CHOHCH2(COOH)2 及甘氨酸等， 或采用它们的盐类， 例如 ： 醋酸钠 CH3COONa 或羟基乙酸钠 HOCH2COONa， 常见的一元羧酸， 例如 ： 乙酸常用作缓冲 剂， 丙酸则常用作加速剂。 化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系， 而稳定剂的作用在于抑 制镀液的自发分解， 稳定剂通常分为四类 ： 重金属离子、 含氧酸盐、 含硫化合物、 有机酸衍生 物， 化学镀镍磷常用的稳定剂为重金属离子， 例如 ： 采用铅离子 Pb2+。缓冲剂的加入是为了 稳定镀速及保证镀层质量， 化学镀镍体系必须具备缓冲能力， 使镀液能维持在一定 pH 值范 围内的正常值， 加入 pH 值缓冲剂起到稳定调节 pH 值的作用， 而化学镀镍溶液中常用的一 元或二元有机酸及其盐类不仅具备络合镍离子的能力， 而且具有缓冲性能， 例如 ： 采用丙酸 C2H5COOH、 醋酸钠 CH3COONa 或羟基乙酸钠 HOCH2COONa， 兼有络合剂和缓冲剂的作用。另外， 为了增加化学镀的沉积速度， 可在镀液中加入加速剂， 因为短链饱和脂肪酸的阴离子有加 速沉积速度的作用， 因而化学镀镍中许多络合剂也兼有加速剂的作用， 例如 ： 丙酸常用作加 速剂。
步骤 12、 后处理 ： 当镍磷镀层需要较高硬度或耐磨性时， 可以对经过化学镀镍磷 后的铝或铝金属制品进行后处理， 先将铝或铝金属制品放入 150 ～ 250℃烘箱中进行 1 ～ 3 小时去应力处理， 再放入 380 ～ 400℃烘箱中进行 0.5 ～ 1 小时热处理， 热处理后的样品硬 度达到 900 ～ 1000HV， 可显著提高样品的硬度和耐磨性能。
下面通过实施例 1 ～ 2 为例进行具体说明 ：
实施例 1 ：
实施例 1 所采用的制品为铝或铝合金灯具， 其表面防腐蚀的处理方法， 包括如下 步骤 ：
S1、 除油 ： 将铝或铝合金灯具放入丙酮溶液， 进行灯具表面的去油污处理 ；
S2、 将除油处理后的灯具在 25 ～ 40℃的纯净水下水洗、 干燥 ；
S3、 磷化处理 ： 将灯具放入碱液中在温度 80 ～ 90℃下浸泡 10 ～ 30min， 所述碱液 包含 ： NaOH 50g/L， Na2CO325g/L， Na3PO4·12H2O 60g/L， Na2SiO310g/L ；
S4、 清洗 ： 先用 30℃的温水清洗 2min， 再用冷水冲洗 2min ；
S5、 酸化处理 ： 将灯具放入 50％ HCl 和 10％ H2SO4 混合液中酸化处理， 温度 ： 室温， 浸蚀时间 ： 2min。
S6、 用 30℃的纯净水冲洗 2min、 干燥 ；S7、 将烘干后的灯具放入丙酮溶剂中浸泡 1 ～ 3min ；
S8、 将灯具接阳极， 在电镀槽内浸入电镀液中， 在 95 ～ 100℃的温度、 3 ～ 10A/dm2 的电流强度的条件下处理 5 ～ 20min ； 所述电镀液为氨基磺酸镍配方， 包含 ： 氨基磺酸镍 300g/L， 金属镍 75g/L， 氨基磺酸 20g/L， 盐酸 12ml/L， PH 值 1 ～ 1.5 ；
S9、 将灯具置入沸水中浸泡 1 ～ 10min， 取出后让水流尽， 再让其自然干燥或入烘 箱内在 60℃～ 180℃的条件下烘干 ；
S10、 将灯具在 15％的氨水溶液中浸泡 15s， 再在纯净水中浸泡清洗 2min ；
S 11、 化学镀 Ni-P ： 在高磷化学镀镍溶液中进行化学浸镀， 所述高磷化学镀镍溶 液的组成成分 ：
pH 值 ： 4.5 ～ 5
温度 ： 90±4℃
时间 ： 1 ～ 3h
通过上述步骤实施例 1 的步骤 S1 ～ 11， 在铝或铝合金灯具的表面形成镍磷镀层， 镍磷镀层质量 ： 有很好的光泽、 均匀致密， 结合力良好， 镀层含磷量在 9 ～ 12wt％， 硬度在 510 ～ 560HV， 耐腐蚀性良好。
实施例 2 ：
实施例 2 的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法与实施例 1 相似， 其与实施例 1 所不同的是在于实施例 2 中的 S11 化学镀 Ni-P 步骤为 ： 在中磷化学镀镍溶液中进行化学 浸镀， 所述中磷化学镀镍溶液的组成成分 ：
NiSO4·6H2O 20 ～ 30g/L ；
NaH2PO2·H2O 25 ～ 35g/L ；
醋酸钠 17 ～ 25g/L ；
羟基乙酸钠 25 ～ 35g/L ；
稳定剂 Pb2+ 1.8 ～ 2.2ml/L ；
pH 值 ： 4.5 ～ 5 ；
温度 ： 90±4℃ ；
时间 ： 3h。
通过上述实施例 2 的步骤， 在铝或铝合金灯具的表面形成镍磷镀层， 镍磷镀层质 量： 有很好的光泽、 均匀致密， 结合力良好， 镀层含磷量在 6 ～ 8wt％， 硬度在 590 ～ 650HV， 既耐腐蚀又耐磨。
当镀层需要较高硬度或耐磨性时， 可以对化学镀镍磷后的制品进行后处理， 先把 化学镀镍磷后的实施例 1 和实施例 2 的铝或铝合金灯具的样品放入 200℃烘箱中进行 2 小 时去应力处理， 再放入 380 ～ 400℃烘箱中进行 1 小时热处理， 热处理后的制品的硬度达到 900 ～ 1000HV， 试验证实， 铝或铝合金灯具的硬度和耐磨性能得到显著的提高。
综上所述， 本发明的铝或铝合金制品表面防腐蚀的处理方法通过在铝或铝合金制 品 ( 例如 ： 灯具 ) 的外表面形成一层均匀且具有良好的耐酸、 碱、 盐性能的化学镀 Ni-P 防腐 蚀层， 能够显著的提高铝或铝合金合金制品表面的防腐蚀性能， 同时， 可以避免因保护镀层 厚度不均匀， 在制品的弯折、 边角等结构复杂部分发生的漏喷涂现象。