一种镁合金无氟化学镀镍溶液及其镀镍工艺制造技术

一种镁合金无氟化学镀镍溶液及其镀镍工艺，所述镀镍溶液包括碱性无氟化学镀镍溶液和酸性无氟化学镀镍溶液；所述碱性无氟化学镀镍溶液pH值为10～12，其组成为：镍盐、次亚磷酸钠、柠檬酸盐、碳酸钠和硫脲；所述酸性无氟化学镀镍溶液pH值为4～6，其组成为：镍盐、次亚磷酸钠、柠檬酸和硫脲。所述镀镍工艺，包括以下步骤：抛光，除油除脂，碱洗，酸洗，活化，碱性无氟化学镀镍，酸性无氟化学镀镍，钝化。本发明专利技术镀液不含氟，组成安全，不污染环境，镀镍所得复合镀层的外层为非晶态镍磷合金，复合镀层致密性高，耐蚀性较好，结合力良好，具有良好的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学镀镍溶液及其镀镍工艺，具体涉及一种在镁合金上无氟环保 型化学镀镍溶液及其镀镍工艺。
技术介绍
镁合金有许多独特的优点，如密度低、比强度和比刚度高，且阻尼性、切削性、铸造 性能优越，在汽车工业、航天航空工业、电子工业上得到了日益广泛的应用。虽然镁原料丰 富，在自然资源中处于第八位，但作为结构材料，其耐蚀性差制约了它更广泛的使用。 镁合金化学镀镍时，需要避免镁基底与镀液成分强烈的腐蚀反应和置换反应，才 能成功施镀。镁合金化学镀液与其它基体的化学镀液的不同点在于：（1)不能含有对镁合 金有强烈腐蚀作用的成分或离子(如cr，H+); (2)需要含有使镁合金基体钝化的物质（r， OHO。镁合金在以下两种情况下是很稳定的：（1)在酸性镀液中有氟化镁膜形成可减缓镁 合金的腐蚀；（2)强碱性镀液（pH> 10. 5)中生成氢氧化镁膜可以保护镁合金基底，避免强 烈腐蚀。 镁合金在一般镀液中容易被腐蚀，如果在酸性或中性不含氟离子的镀液中镁合 金基底更加容易腐蚀而不能施镀。目前，镁合金化学镀镍液主要以硫酸镍和碳酸镍为主 盐，其他镍源(如醋酸镍、次亚磷酸镍、氨基磺酸镍等）的价格昂贵，应用很少。具有广泛代 表性的两种镀液有：（1)如CN100471994C公开的碱式碳酸镍为主盐的镀镍液：碱式碳酸 镍（2NiC0 3 ? 3Ni (0H)2 ? 4H20) 6 ~12g/L，次亚磷酸钠（NaH2P02 ? H20) 6 ~20g/L，柠檬酸 (C6H807 ? H20) 20 ~24g/L，氟化氢（HF 40%) 12 ~18mL/L，硫脲（CS(NH2)2) 0? 2 ~1m g/ L，pH6. 5~8;(2)如CN101760732B公开的硫酸镍为主盐的镀镍液：硫酸镍（NiS04 ? 6H20) 15 ~35g/L，次亚磷酸钠（NaH2P02 ? H20) 15 ~35g/L，柠檬酸（C6H807 ? H20) 10 ~25g/L， 氟化氢（HF 40%) 6 ~14mL/L，氟化氢铵（NH4HF2) 6 ~14g/L，硫脲（CS (NH2) 2) 0? 7 ~1. 2 g/L，pH6. 8~7. 5。两种常用镀液中均使用了氟化物，而氟离子的存在不但使镀槽材料 受到制约，而且氟化物的存在对人体是有害的，会加速牙齿的退化，最大的问题是氟离子废 水很难处理，废水处理成本很高，不能大量排放到环境中去，否则会造成严重的环境污染。 CN100476024C的碱性镀液配方中没有加入缓冲剂，使得化学镀速、镀层表观和镀层结合均 不理想。 碱性化学镀镍受到重视，碱性化学镀液成本低，操作方便，镀速快，启镀温度较低， 有的碱性镀镍工艺在室温下进行，能耗低，且镀液中不含对环境污染的氟离子，镀液后处理 简单。但是，大多数碱性化学镀镍液应用于一些非金属材料(如PVC)的金属镀层，镀层晶粒 间可能产生孔隙，与基体结合力较差，镀层耐蚀性不好等问题，而酸性化学镀层为非晶态特 征明显的高磷镍镀层，镀层均匀致密，镀层与基体结合力良好，所以在化学镀镍工业应用方 面碱性化学镀远不及酸性化学镀广泛。 镁合金基材非常容易在中性和酸性条件下腐蚀，采用碱性化学镀镍可以保证镁合 金基材的安全，然而一次性碱性化学镀镍其镀层致密性差，耐蚀性不好。一次性酸性直接化 学镀镍离不开含氟镀液的使用，造成镀液处理的困难。所以，一次性化学镀镍，无论是酸性 镀还是碱性镀都不是理想的镁合金施镀工艺。目前，已经有人将碱性镀液用于镁合金，并采 用了二次镀镍的方式，如CN103215574A公开方案采用碱性、中性镀镍二次镀镍方式，但是 镀液配方中使用了价格昂贵的醋酸镍，在碱性镀液中加入了氟化钠或氟化钾，中性镀液中 加入了氟化氢铵，镀液中均引入了氟化物；CN100570000C公开方案采用碱性、酸性镀镍二 次镀镍方式，但是碱性和酸性镀液中均加入了氟化氢铵，镀液中仍然使用了氟化物，均不能 实现无氟环保镀镍，且耐蚀性和致密性能不佳。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，为克服上述技术缺陷，提供一种既能避免使用氟 化物，又能在镁合金表面形成具有良好结合力、高耐蚀性和高致密性镍镀层的镁合金无氟 化学镀镍溶液。 本专利技术进一步要解决的技术问题是，提供一种操作简便，无氟安全，不污染环境， 施镀成本低的镁合金无氟化学镀镍工艺。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种镁合金无氟化学镀镍溶液， 包括碱性无氟化学镀镍溶液和酸性无氟化学镀镍溶液； 所述碱性无氟化学镀镍溶液pH值为10~12 (优选10. 5~11. 5)，其组成为： 镍盐20~30 g/L (优选25~28 g/L); 次亚磷酸钠25~40 g/L (优选30~35 g/L); 柠檬酸盐25~40 g/L (优选30~35 g/L); 碳酸钠25~40 g/L (优选30~35 g/L); 硫脲 〇? 2 ~0? 8 mg/L (优选 0? 5 ~0? 7 mg/L); 所述酸性无氟化学镀镍溶液pH值为4~6 (优选5. 0~5. 5)，其组成为： 镍盐15~30 g/L (优选20~25 g/L); 次亚磷酸钠15~30 g/L (优选20~25 g/L); 朽1檬酸3~10 g/L (优选5~8 g/L); 硫脲 〇? 8 ~1. 2 mg/L (优选 0? 9 ~1. lmg/L)。 进一步，所述镍盐为硫酸镍、碱式碳酸镍、醋酸镍或氨基磺酸镍中的一种或几种， 优选硫酸镍，因为硫酸镍是最廉价的主盐，选用硫酸镍，有利于降低施镀成本，而对本专利技术 而言，并不会降低镀层质量。 进一步，所述柠檬酸盐为柠檬酸钠或柠檬酸铵。 在所述碱性无氟化学镀镍溶液中，所述次亚磷酸钠作为还原剂，能起到提供还原 镍离子所需要电子的作用；所述柠檬酸盐作为配合剂，能起到与镍离子进行络合以降低游 离镍离子的浓度、控制沉积速率和提高镀液稳定性的作用；所述碳酸钠作为缓冲剂，能起到 维持镀液pH值的作用；所述硫脲作为稳定剂，能起到阻止或推迟化学镀镍液的自发分解， 稳定镀液的作用。在强碱性环境下由于生成氢氧化镁膜可以保护镁合金基底，避免强烈腐 蚀，所以能成功施镀。 在所述酸性无氟化学镀镍溶液中，所述次亚磷酸钠、硫脲的作用如上所述；所述柠 檬酸的作用与碱性无氟化学镀镍溶液中的柠檬酸盐一样，也是作为配合剂使用。由于碱性 镀层提供了良好的活性基底和一定的防腐作用，避免了样品在酸性镀槽中的强烈腐蚀，所 以能获得高结合力的镍磷合金镀层。 本专利技术镀镍溶液用强碱性镀液替代含氟镀液进行镁合金基体化学镀镍，经过碱性 化学镀镍后形成的镀层可在酸性镀液中保护镁合金基底，避免镁合金基底与酸性镀液接触 产生强烈腐蚀作用，并为酸性化学镀镍提供了高化学沉积活性的金属基底，保证了酸性镀 层有良好的致密性，本专利技术镀镍溶液填补了在无氟镀液中的镁合金化学镀镍镀层上不能进 行酸性镀的工艺空白。 本专利技术进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种镁合金无氟化学镀镍工 艺，包括以下步骤：抛光，除油除脂，碱洗，酸洗，活化，碱性无氟化学镀镍，酸性无氟化学镀 镍，钝化。 本专利技术工艺所处理的镁合金零件可以是压铸件或砂型铸造零件，也可以是切削加 工后的零件。 镁合金无氟化学镀镍工艺步骤中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金无氟化学镀镍溶液，其特征在于：包括碱性无氟化学镀镍溶液和酸性无氟化学镀镍溶液；所述碱性无氟化学镀镍溶液pH值为10～12，其组成为：镍盐20～30 g/L；次亚磷酸钠 25～40 g/L；柠檬酸盐25～40 g/L；碳酸钠25～40 g/L；硫脲0.2～0.8 mg/L；所述酸性无氟化学镀镍溶液pH值为4～6，其组成为：镍盐15～30 g/L；次亚磷酸钠 15～30 g/L；柠檬酸3～10 g/L；硫脲0.8～1.2 mg/L。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡波年，余刚，闫大龙，
申请(专利权)人：湖南大学，湖南工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43