一种基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法技术

本发明专利技术提供了一种基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法，属于镁合金的腐蚀与防护技术领域。本发明专利技术通过碱洗、碱刻蚀、活化和化学镀镍对镁合金进行表面处理，在本发明专利技术化学镀镍的前处理方法中不涉及六价铬，也不使用含氟溶液。制备氢氧化镁转化膜时仅使用氢氧化钠或者同时添加乙二胺四乙酸二钠。相较于现有技术，本发明专利技术提供的镁合金化学镀镍前处理工艺更为绿色环保，并获得了抗电偶腐蚀能力佳、结合力强的镁合金化学镀镍膜层。结合力强的镁合金化学镀镍膜层。结合力强的镁合金化学镀镍膜层。

【技术实现步骤摘要】
一种基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法


[0001]本专利技术涉及镁合金的腐蚀与防护
，尤其涉及一种基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法。

技术介绍

[0002]镁合金作为最轻的金属工程材料，其比强度、延展性和可塑造性比铝和钢的性能还好，在交通、航空航天等领域具有巨大的应用潜力。交通工具中采用轻量化镁合金零部件可节省燃油量，减少废气排放。然而，现有镁合金的耐腐蚀性能较差，应用前都需要进行适当的涂覆。
[0003]化学镀Ni
‑
P(ENP)因其硬度高，耐磨性和耐蚀性好等优点在工业上得到广泛应用，是一种常见的镁合金防护镀层。但是，镁合金属于典型的难镀金属。因为镁合金表面常存在多个具有不同电极电位的相，增加了均匀沉积的难度；同时，由于主相电极电位很低，暴露于空气或水中后，表面极易快速形成疏松多孔、不稳定的MgO和Mg(OH)2薄膜，难以形成结合力强、耐腐蚀性能好的镍层。因而，镁合金化学沉积镍前都要进行适当的前处理。通常的前处理包括浸锌和直接法。浸锌前处理步骤繁琐，会使用对环境和身体不友好的剧毒氰化物。同时，该法中的预镀铜采用电沉积法，不利于在复杂的工件表面获得均匀预镀铜层。相比之下，直接法更加简单方便。镁合金表面直接化学镀镍技术通常包括酸洗和活化两个主要步骤。酸洗主要是去除自然氧化膜，粗化表面，增加结合力。活化则是让镁合金表面生成一层转化膜，防止镁合金与镀液发生强烈腐蚀，同时为镍初始沉积提供成核中心。传统镁合金直接化学沉积镍工艺会使用铬酸刻蚀和氢氟酸活化。铬酸中使用的六价铬对环境极不友好，在很多国家和行业已明令禁止使用。氢氟酸易挥发，对操作工人的健康同样是很大的威胁。因而，现有研究更多尝试采用直接法化学镀镍方法，但镀镍前制备转化膜时，尽量减少或避免使用六价铬和易挥发的氢氟酸。常见的用于替代传统镁合金化学镀镍前处理膜的工艺中通常会使用钼酸盐、钒酸盐、碳酸盐、磷酸盐、植酸盐、锡酸盐、锰酸盐、钛酸盐、稀有金属等。例如，中国专利(201510159166.2)在镁合金电脑外壳化学沉积镍的前处理工艺中，使用了磷酸和氟化氢铵为主的酸洗液，以及氢氟酸活化液。中国专利(201010199441.0)则利用马日夫盐、草酸、柠檬酸等的混合溶液，对MB15镁合金一步酸洗活化后化学镀镍。这些方法避免了浸锌法的繁琐，也未使用有毒的六价铬以及易挥发的氢氟酸。
[0004]因此，如何得到一种环保绿色的镁合金化学镀镍工艺是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法，用以解决传统镁合金化学镀镍浸锌法步骤繁琐，而直接化学镀法中又使用污染环境强的铬酸盐的技术问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法，包括以下步骤：
[0008]1)碱洗：将镁合金试样浸入碱洗溶液中进行碱洗；
[0009]2)碱刻蚀：将步骤1)碱洗后的镁合金试样置于强碱性溶液或螯合剂
‑
碱混合溶液中进行反应；
[0010]3)活化：将步骤2)处理后的镁合金试样浸入银离子溶液中反应并干燥处理；
[0011]或，活化：将步骤2)处理后的镁合金试样浸入聚硅氧烷溶液中并固化处理，之后将镁合金试件顺次浸入银氨溶液和还原溶液中进行反应；
[0012]4)化学镀镍：将步骤3)处理后的镁合金试样浸入化学镀镍液中进行化学沉积，取出后冲洗干净即可。
[0013]进一步的，所述碱洗溶液包含氢氧化钠15～60g/L、磷酸盐5～20g/L和碳酸盐20～40g/L中的一种或多种。
[0014]进一步的，所述碱洗的温度为55～65℃，碱洗的时间为10～15min。
[0015]进一步的，所述强碱性溶液的pH为12～14；所述置于强碱性溶液中进行反应的温度为100～135℃，反应的时间为6～24h。
[0016]进一步的，所述螯合剂
‑
碱混合溶液由氢氧化钠2～5g/L和乙二胺四乙酸二钠盐10～20g/L组成；所述置于螯合剂
‑
碱混合溶液中进行反应的温度为60～90℃，反应的时间为30～60min。
[0017]进一步的，所述银离子溶液由硝酸银10～20g/L、乙醇500～800g/L和乙二醇50～60g/L组成；所述浸入银离子溶液中反应的温度为20～30℃，反应的时间为5～10min。
[0018]进一步的，所述聚硅氧烷溶液由3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷80～130g/L和乙醇400～600g/L组成；所述聚硅氧烷溶液的pH为3～5。
[0019]进一步的，所述固化处理的温度为100～120℃，固化处理的时间为2～4h。
[0020]进一步的，所述银氨溶液由硝酸银45～65g/L和氢氧化钠40～50g/L组成；
[0021]所述还原溶液由乙醇60～80g/L，葡萄糖40～60g/L和酒石酸钾钠2～5g/L组成。
[0022]进一步的，所述化学镀镍液的组成为：硫酸镍20～30g/L、次磷酸钠20～30g/L、柠檬酸2～10g/L、氟化氢铵5～15g/L、氢氟酸或碱金属氟化物5～15g/L、硫脲0.5～1.5mg/L；所述化学沉积的温度为80～95℃，时间为1～3h。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]相较于传统浸锌法镁合金化学镀镍繁琐的步骤，本专利技术专利工艺的步骤要精简许多，同时也不会使用传统直接化学镀法中污染性强的铬酸盐。而且，本专利技术专利获得的化学镍层的抗电偶腐蚀能力和结合力可与传统方法媲美甚至更强。腐蚀电流密度可降至1.08μA
·
cm
‑2，中性盐雾腐蚀试验达到120h后未见明显电偶腐蚀，划格和热震(25次冷热交替)实验后，镀层未见剥离或脱落。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1制备的镀层(Mg(OH)2/ENP)和以磷酸盐转化膜为前处理的镀层(ENP)的(a)阻抗和(b)Tafel曲线图；
[0026]图2为实施例1制备的镀层经历不同时间中性盐雾腐蚀试验后的实物图；
[0027]图3为实施例2制备的镀层经历(a)划格和(b)热震试验后的实物图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法，包括以下步骤：
[0029]1)碱洗：将镁合金试样浸入碱洗溶液中进行碱洗；
[0030]2)碱刻蚀：将步骤1)碱洗后的镁合金试样置于强碱性溶液或螯合剂
‑
碱混合溶液中进行反应；
[0031]3)活化：将步骤2)处理后的镁合金试样浸入银离子溶液中反应并干燥处理；
[0032]或，活化：将步骤2)处理后的镁合金试样浸入聚硅氧烷溶液中并固化处理，之后将镁合金试件顺次浸入银氨溶液和还原溶液中进行反应；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)碱洗：将镁合金试样浸入碱洗溶液中进行碱洗；2)碱刻蚀：将步骤1)碱洗后的镁合金试样置于强碱性溶液或螯合剂
‑
碱混合溶液中进行反应；3)活化：将步骤2)处理后的镁合金试样浸入银离子溶液中反应并干燥处理；或，活化：将步骤2)处理后的镁合金试样浸入聚硅氧烷溶液中并固化处理，之后将镁合金试件顺次浸入银氨溶液和还原溶液中进行反应；4)化学镀镍：将步骤3)处理后的镁合金试样浸入化学镀镍液中进行化学沉积，取出后冲洗干净即可。2.根据权利要求1所述的基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，所述碱洗溶液包含氢氧化钠15～60g/L、磷酸盐5～20g/L和碳酸盐20～40g/L中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，所述碱洗的温度为55～65℃，碱洗的时间为10～15min。4.根据权利要求3所述的基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，所述强碱性溶液的pH为12～14；所述置于强碱性溶液中进行反应的温度为100～135℃，反应的时间为6～24h。5.根据权利要求1或2或4所述的基于氢氧化镁转化膜的环保型镁合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，所述螯合剂
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碱混合溶液由氢氧化钠2～5g/L和乙二胺四乙酸二钠盐10～20g/L组成；所述置于螯合剂
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢治辉，雍奇文，舒雅，
申请(专利权)人：西华师范大学，
类型：发明
国别省市：