CN102936741A - 一种铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法，本发明方法包含表面除油、水冲洗、酸蚀、水冲洗、预植处理、电镀等步骤；不需经过浸锌等前处理方法，只需经预植处理后直接放入电镀溶液中即可电镀出与基体结合性能良好的镍基合金镀层；本发明简化了传统铝或铝合金电镀镀镍基合金的工艺，所得的镍基合金镀层均匀致密，与铝或铝合金基体结合性能良好，操作简单，降低了成本，成品率高，具有很好的应用前景。

Description

一种铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法

技术领域

本发明涉及金属材料表面处理技术，具体涉及一种铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法。

背景技术

电镀或电沉积是指通过外部电源提供电子使溶液中的金属离子还原成金属原子的过程。电镀金属及合金可赋予基体金属材料表面光亮度、磁性能、耐磨性和耐蚀性等性能的一种表面处理方法，电镀镍基合金镀层具有优良的优良表面光洁度、磁性能、耐蚀性、耐磨性和硬度高等特点，现已广泛应用于航空、航天、电子工业、石油化工、精密仪器、机械、纺织以及汽车等行业。

铝及铝合金具有质轻，比强度高等特定，铝质材料是一类用量仅次于钢铁的重要的金属材料，在现代工业中获得了越来越广泛的应用。铝质材料的严重弱点是质软、摩擦系数高、磨损大、客易拉伤且难以润滑等缺点。电镀镍基合金是铝合金表面的一种新型改性技术，可以提高铝及铝合金的表面光亮度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性、焊接性能及磁性能，镀镍层也作为铝及铝合金电镀铜和铬及其他金属的底层，现在已在军事、电子、航天、计算机、机械、汽车等领城广泛采用。

铝是一种化学性质比较活泼的金属，铝的表面有一层天然的、致密的氧化膜，这层膜的厚度约为50nm，不去除它，就难以获得结合良好的镀层，而去除以后在大气中又会迅速形成。铝的电极电位很负，很容易失去电子，当浸入电镀液时，能与多种金属离子立即发生置换反应，从而使其它金属与铝制品表面形成疏松层，其与基体的结合强度很差，因此严重影响镀层与基体的结合力。一般是在基体金属与镀层之间制取既和基体铝结合力好，同时又与镀层结合力好的中间层，使得在除去铝表面的自然氧化膜后能防止氧化膜的再产生，并防止零件浸入镀液中产生疏松粗糙镀层的置换金属的反应，这样才能保证电镀的正常进行和获得结合力良好的镀层。

    迄今为止,研究开发并已应用的工艺方法主要是采用浸锌-预镀层法。国内外对铝及铝合金电镀工艺通常分为七道，即：除油 → 浸蚀 → 第一次浸锌 → 硝酸退除 → 第二次浸锌 →浸重金属、磷酸阳极氧化等建立电镀中间→ 正常电镀。浸锌后获得的极薄锌层在电镀镍时几乎完全溶解，毒化镀液。因此浸锌后先进行闪镀镍作为预镀以延长主镀槽溶液的使用寿命。浸锌工艺工艺复杂，其主要缺点是在潮湿的腐蚀性环境中，锌相对于镍镀层来说是阳极，将受到横向腐蚀，最终导致镍层剥落。此外,过渡锌层熔点低,限制了应用范围,而且两次浸锌之间还有一次硝酸退锌工序,污染生产环境。浸锌层还对电镀溶液造成污染。而且，目前采用的商品浸锌合金液含有氰化物,危害性大,不符合环保要求。

国内外学者对铝及铝合金的电镀的电镀工艺优化展开了研究。发明专利【200510032435.5】公开了一种铝或铝合金表面直接电镀的方法，该发明不需要浸锌、阳极氧化、化学镀镍等前处理，但电镀前还要进行80~95℃温度下的化学抛光，时间需要1分钟以上；发明专利【200810129191.6】也公开了铝或铝合金电镀的方法，该方法不需浸锌，但要进行碱性浸蚀、化学镀锌等步骤，工艺繁琐；发明专利【201110413266.5】公开了一种铝或铝合金表面直接电镀的方法，该工艺虽不用化学抛光工艺，但是用了浓度很高的化学浸镍及电镀前处理，工艺亦比较繁琐。这几个发明专利的机理均是要在铝合金表面上形成一层很薄的Ni层或其他金属层，再进行电镀镍基合金，工艺繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在室温下铝或铝合金经预植液处理后于铝或铝合金基体表面直接沉积具有催化活性的离散质点，这些所预植的催化活性质点在电镀液中诱发电沉积出与基体结合性能良好的镍基合金镀层，解决现有技术中存在的工艺复杂、污染环境、耗能、耐腐蚀性能差及镀层附着力差等问题。

本发明提供的一种铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法，所述方法步骤为：

1）    在室温下对铝或铝合金用蒸馏水冲洗清洁除油；

2）    清洁除油后把铝或铝合金置于酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为10～60s；

3）    酸蚀后在室温下用蒸馏水冲洗；

4）    冲洗后把铝或铝合金置于到预植液中预植处理，环境温度为15℃～35℃，预植时间为10～60s；

5）    预植处理后将铝或铝合金置于电镀液中电镀镍基合金；

6）    停止电镀镍基合金，试样洗涤吹干。

所述步骤2）中的酸蚀液为由体积比为20～60％的硝酸、体积比为0.1~5.0%的氢氟酸和余量的去离子水组成的混合溶液。

所述步骤4）中的预植液由镍盐、络合剂和余量的去离子水组成的混合溶液，所述预植液pH值为8～14。

所述镍盐为氯化镍、氨基磺酸镍、次磷酸镍、碳酸镍、硫酸镍或硝酸镍中一种或几种的复合，所述镍盐的浓度为10～55g/L。

所述络合剂为乳酸、醋酸、苹果酸、柠檬酸、醋酸钠、柠檬酸钠或硼酸中的一种或几种的复合，所述络合剂的浓度为60～150 g/L。

本发明采用上述的技术方案具有如下有益效果：

1．采用本发明的处理方法，不经过浸锌处理、碱性浸蚀、化学镀锌或化学抛光，简化了传统的铝合金电镀镍基合金的工艺，降低了成本。

2．采用本发明的处理方法，不经过浸锌处理，无需硝酸退锌工序,避免污染生产环境，降低了对操作人员的健康影响。

3．采用本发明的处理方法，不经过浸锌处理，不会对电镀镍基合金溶液造成污染及毒化，延长主镀槽溶液的使用寿命。

4．采用本发明的处理方法，催化液处理在室温下进行，不需要加热，节能降耗。

5．采用本发明的处理方法，所得镍基合金镀层与铝或铝合金基体结合良好，镀层均匀致密、耐磨、耐腐蚀、硬度高，具有良好的金属外观。

具体实施方式

 

下面结合 具体实施例详述本发明。

实施例1

将纯铝按以下操作步骤进行处理：

1）    在室温下对铝用蒸馏水冲洗清洁除油  ；

2）    清洁除油后把铝置于由体积比为18％的硝酸、体积比为1％的HF（氢氟酸）和去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为60s；

3）    酸蚀后在室温下用蒸馏水冲洗；

4）    冲洗后把铝置于到含浓度为15g/L的氯化镍和浓度为80g/L的醋酸钠的预植液中预植处理，预植液pH值为9，环境温度为25℃，预植时间为60s；

5）    预植处理后将铝置于电镀液中电镀Ni-P合金；

6）    停止电镀，试样洗涤吹干。

实施例2

将LY12铝合金按以下操作步骤进行处理：

1）    在室温下对铝合金用蒸馏水冲洗清洁除油  ；

2）    清洁除油后把铝合金置于由体积比为30％的硝酸、体积比为0.5％的HF（氢氟酸）和去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为35s；

3）    酸蚀后在室温下用蒸馏水冲洗；

4）    冲洗后把铝合金置于到含浓度为11g/L的硝酸镍和浓度为70g/L的乳酸的预植液中预植处理，预植液pH值为13.5，环境温度为30℃，预植时间为15s；

5）    预植处理后将铝合金置于电镀液中电镀Ni-W合金；

6）    停止电镀，试样洗涤吹干。

实施例3

将6063铝合金按以下操作步骤进行处理：

1）    在室温下对铝合金用蒸馏水冲洗清洁除油  ；

2）    清洁除油后把铝合金置于由体积比为50％的硝酸、体积比为0.5％的HF（氢氟酸）和去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为15s；

3）    酸蚀后在室温下用蒸馏水冲洗；

4）    冲洗后把铝合金置于到含浓度为35g/L的碳酸镍、65g/L的柠檬酸钠和浓度为15g/L的硼酸的预植液中预植处理，预植液pH值为13.0，环境温度为20℃，预植时间为25s；

5）    预植处理后将铝合金置于电镀液中电镀Ni-Co合金；

6）    停止电镀，试样洗涤吹干。

实施例4

将ZL303铝合金按以下操作步骤进行处理：

1）    在室温下对铝合金用蒸馏水冲洗清洁除油  ；

2）    清洁除油后把铝合金置于由体积比为40％的硝酸、体积比为0.5％的HF（氢氟酸）和去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为25s；

3）    酸蚀后在室温下用蒸馏水冲洗；

4）    冲洗后把铝合金置于到含浓度为14g/L的硫酸镍、浓度为35g/L的苹果酸和浓度为25g/L的醋酸钠的预植液中预植处理，预植液pH值为12.5，环境温度为20℃，预植时间为35s；

5）    预植处理后将铝合金置于电镀液中电镀Ni-Cu合金；

6）    停止电镀，试样洗涤吹干。

 

实施例5

将6061铝合金按以下操作步骤进行处理：

1）    在室温下对铝合金用蒸馏水冲洗清洁除油  ；

2）    清洁除油后把铝合金置于由体积比为50％的硝酸、体积比为0.5％的HF（氢氟酸）和去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为60s；

3）    酸蚀后在室温下用蒸馏水冲洗；

4）    冲洗后把铝合金置于到含浓度为35g/L的碳酸镍、浓度为65g/L的柠檬酸钠和浓度为15g/L的硼酸的预植液中预植处理，预植液pH值为14.0，环境温度为20℃，预植时间为10s；

5）    预植处理后将铝合金置于电镀液中电镀Ni-Fe合金；

6）    停止电镀，试样洗涤吹干。

采用上述工艺得到的铝合金镀镍基合金件，经过结合力测试，其结果如附表1所示。

附表1：采用本发明方法得到的电镀镍基合金镀层结合性能测试结果

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Claims (5)

1.一种铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

在室温下对铝或铝合金用蒸馏水冲洗清洁除油；

清洁除油后把铝或铝合金置于酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为10～60s；

酸蚀后在室温下用蒸馏水冲洗；

冲洗后把铝或铝合金置于到预植液中预植处理，环境温度为15℃～35℃，预植时间为10～60s；

预植处理后将铝或铝合金置于电镀液中电镀镍基合金；

停止电镀镍基合金，试样洗涤吹干。

2.根据权利要求1所述的铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法，其特征在于：所述步骤2）中的酸蚀液为由体积比为20～60％的硝酸、体积比为0.1~5.0%的氢氟酸和余量的去离子水组成的混合溶液。

3.根据权利要求1所述的铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法，其特征在于：所述步骤4）中的预植液由镍盐、络合剂和余量的去离子水组成的混合溶液，所述预植液pH值为8～14。

4.根据权利要求3所述铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法，其特征在于：所述镍盐为氯化镍、氨基磺酸镍、次磷酸镍、碳酸镍、硫酸镍或硝酸镍中一种或几种的复合，所述镍盐的浓度为10～55g/L。

5.根据权利要求3所述铝或铝合金的预植电镀镍基合金的方法，其特征在于，所述络合剂为乳酸、醋酸、苹果酸、柠檬酸、醋酸钠、柠檬酸钠或硼酸中的一种或几种的复合，所述络合剂的浓度为60～150 g/L。