CN1641075A

CN1641075A - 镁、镁合金的表面活化处理方法及表面镀方法

Info

Publication number: CN1641075A
Application number: CN 200410000431
Authority: CN
Inventors: 杨利坚; 徐润昌; 林咏霞; 陆保恒
Original assignee: Kongkong Casting Soc Co ltd; Hong Kong Productivity Council
Current assignee: Kongkong Casting Soc Co ltd; Hong Kong Productivity Council
Priority date: 2004-01-18
Filing date: 2004-01-18
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2024-01-18
Also published as: CN1641075B

Abstract

本发明公开了一种镁、镁合金的表面活化处理方法，该方法包括以含氟化物的强碱液去除工件表面氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜，再以酸浸渍液除去偏析金属间化合物，然后将其放入活化液中，生成活态保护膜后放入中和巩固液中巩固保护膜。将该具有保护膜的镁及镁合金工件放入含有活化剂的浸锌前处理液中进行浸锌后予以氰化铜预镀；也可以直接将其进行化学镀镍。

Description

镁、镁合金的表面活化处理方法及表面镀方法

技术领域

本发明涉及一种适合于光亮电镀用及化学镀镍用的镁及镁合金的表面活化处理方法及对该进行表面活化处理后的镁、镁合金进行光亮镀或化学镀镍的方法。

背景技术

由于金属镁的化学活性较高，在空气中易生成氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜，从而导致其在电镀及化学镀过程中金属镀层与镁、镁合金基底的附着力不强，达不到电镀与化学镀的工艺要求。所以在电镀及化学镀之前必须消除钝化膜，并由活化膜取代，如此才能确保镁、镁合金表面的活化状态，以获得附着力良好的电镀层及化学镀层。

目前，于镁材上施以电镀或直接化学镀，在国际上并没有一套完全可靠的方法。美国材料检定协会ASTM B480-68建议了一种在镁及其合金表面的电镀方法，美国Dow Chemicals，挪威Norsk Hydro以及英国W.Canning Materials公司都各自公开了其独特的方法(The Dow Process，The Norsk Hydro Process，Euro Pat 030 305 & The WCM Process)。不过上述方法，都存在活化不足，或活化膜没有得到适当巩固，而造成镀层附着力不良及浸蚀过度，致使镀层表面粗糙，达不到光亮电镀目的等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可光亮电镀用及化学镀镍用的镁、镁合金表面活化处理的方法。

本发明的另一目的在于提供一种对镁、镁合金进行光亮电镀的方法。

本发明的再一目的在于提供一种对镁、镁合金进行化学镀镍的方法。

本发明中镁、镁合金的表面活化处理方法，包括下列步骤：先以含氟化物的强碱液去除工件表面的氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜；再以酸浸渍液除去偏析金属间化合物；将工件放入活化液中，使活性镁暴露出来，并生成活态保护膜，然而后放入中和巩固液中保护膜进行巩固。

本发明中镁、镁合金进行光亮电镀的方法，包含下列步骤：先以含氟化物的强碱液去除工件表面的氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜；再以酸浸渍液除去偏析金属间化合物；然后将工件放入活化液中，待生成活态保护膜后放入中和巩固液中巩固保护膜，接着将所述进行巩固保护膜处理后的镁、镁合金工件取出用去离子水冲洗后进行浸锌前处理，最后放入氰化铜镀液中进行预镀。

本发明中镁、镁合金进行化学镀镍的方法，包含下列步骤：先以含氟化物的强碱液去除工件表面的氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜；再以酸浸渍液除去偏析金属间化合物；然后将工件放入活化液中，待生成活态保护膜后放入中和巩固液中巩固保护膜，接着将所述作巩固保护膜处理后的镁、镁合金工件取出用去离子水后直接进行化学镀镍处理。

本发明镁、镁合金的表面活化处理方法中由于普通镁、镁合金金属表面较厚的氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜可以用电化学还原方法来去除钝化膜，且在含有氟化钠的强碱性溶液中，使镁、镁合金表面通过高密度的阴极电流，产生强烈的阴极极化和很高的阴极极化电位，待一定时间后，由于阴极的电化学还原与阴极反应的原子氢的共同作用，使镁、镁合金表面的钝化膜消除。

由于去除钝化膜后在镁、镁合金的表面仍存有偏析金属间化合物，例如Mg₁₇Al₁₂，故需使用特殊的酸浸渍液来除去此等镁铝偏析金属间化合物，待结构致密的钝化膜及金属间化合物被消除后，在空气中的镁、镁合金表面依然会很快形成氧化膜，但与长期暴露在空气中的工件相比，厚度较薄、结构不致密、容易溶解在酸性活化液中，使活性镁暴露出来。与此同时，活化液中的氢离子得到电子形成活泼的原子氢，并吸附在镁、镁合金表面，其中一部分与活性镁形成灰色氢化镁膜。氢化镁膜在中和巩固液中的特定条件下得到巩固，阻挡镁金属及其合金进一步腐蚀。同时，此单分子层可作为阻挡层，在空气中保持活化膜的化学活性。

如此，可以对该具有活化膜的镁、镁合金进行浸锌前处理，并于浸锌后进行氰化铜预镀或对保护膜进行巩固后直接进行化学镀镍。

另外，本发明的方法中去除工件表面氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜的操作，可通过现有技术中已知的方法进行，例如，将镁、或镁合金试样工件表面处理为光亮表面后放入含有重量比10％的氟化物MF和10％的MOH强碱水溶液中，其pH＝13，使镁、镁合金表面通过高密度的阴极电流2±1A/dm²，阴极极化时间为10分钟，以消除工件表面的油渍、污渍和由于暴露在空气中的镁、镁合金表面生成的氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜。

具体实施方式

实施例1：

本发明中光亮电镀用及光亮化学镀镍用的镁、镁合金表面活化处理方法按下列步骤进行处理：

1)先将压铸镁、镁合金工件表面处理为光亮表面后放入含有重量比为10％的氟化钠和10％的氢氧化钠水溶液中，通过2A/dm²阴极电流电解10分钟后，去除工件表面的氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜；

2)取出用去离子水冲洗后浸入重量百分比12％的铬酸、5％的硝酸钾、10％的硝酸的水溶液中进行浸渍处理，以除去偏析金属间化合物，如Mg₁₇Al₁₂，该浸渍液用去离子水配制，浸渍的温度为30℃，浸渍时间为3分钟；

3)取出用去离子水冲洗后浸入重量百分比为10％的氟化氢铵、5％的磷酸的水溶液中进行活化处理，生成活化保护膜，该活化处理液用去离子水配制，其中活化处理的温度为30℃，时间5分钟；

4)取出用去离子水冲洗后浸入重量百分比20％焦磷酸钠、5％氟化钠的水溶液中进行巩固，即巩固活化保护膜，该巩固液用去离子水配制，其中巩固的温度为60℃，时间为10分钟。

将进行表面活化处理后的工件取出用去离子水冲洗后放入重量百分比10％的硫酸锌和20％的焦磷酸钠，和5％(重量)的氟化钠，和5％(重量)的碳酸钠中进行浸锌前处理，该浸锌前处理液采用去离子水配制，浸锌前处理的温度为70℃，时间为10分钟，然后取出工件用去离子水冲洗后再放入氰化铜镀液中进行预镀，所采用的氰化铜预镀液为CuCN 20-70g/l，NaCN 30-100g/l，KNaC₄H₄O₆ 30-50g/l，温度为50℃，pH为10.5-12，电流密度首分钟为4A/dm²，然后降至2A/dm²，电镀时间为12分钟。

在本实施例中由于活化保护膜的存在并得到适当巩固，从而可以确保附着力强的电镀金属层在其表面生长至1微米以上，进而可以作为进一步电镀金属层的中介层。

实施例2：

1)先将压铸镁、镁合金工件表面处理为光亮表面后放入含有重量比10％的氟化钠和10％的氢氧化钾钠水溶液中，通过1A/dm²阴极电流电解10分钟；

2)取出用去离子水冲洗后浸入重量百分比2％乙二酸液中进行浸渍处理，该浸渍液用去离子水配制，浸渍的温度25℃，时间2分钟；

3)取出用去离子水冲洗后按照实施例1中第3)步骤及后续步骤进行。

实施例3：

1)先将压铸镁、镁合金工件表面处理为光亮表面后放入含有重量比10％的氟化钠和10％的氢氧化钠水溶液，通过2A/dm²阴极电流电解10分钟；

2)取出用去离子水冲洗后浸入重量百分比1.5％乙二酸，和200ppm乙氧基丁炔二醇(湿润剂)水溶液中进行浸渍处理，该浸渍液用去离子水配制，并严格控制氯离子浓度不可大于2ppm，温度25℃，浸渍时间1分钟；

3)取出用去离子水冲洗后按照实施例1中第3步骤及后续步骤进行处理。

实施例4：

1)先将压铸镁、镁合金工件表面处理为光亮表面后放入含有重量比10％的氟化钠和10％的氢氧化钠水溶液中，水溶液用去离子水配制，氯离子浓度不可大于2ppm，通过1A/dm²阴极电流电解10分钟；

2)取出用去离子水冲洗后浸入重量百分比12％铬酸、5％硝酸钾、10％硝酸的水溶液中进行浸渍处理，该浸渍液用去离子水配制，温度25℃，浸渍时间2分钟；

3)取出用去离子水冲洗后浸入重量百分比10％氟化氢铵、5％磷酸的水溶液中进行活化，该活化液用去离子水配制，温度25℃，活化时间3分钟；

4)取出用去离子水冲洗后浸入重量百分比20％焦磷酸钠、5％氟化钠的水溶液中进行巩固处理，该巩固液用去离子水配制，温度80℃，巩固时间10分钟。

将进行表面活化处理后的工件取出用去离子水冲洗后直接进行化学镀镍，该化学镀镍的镀液可采用现有技术中已被公众周知的配方或其它专密配方，例如：2NiCO₃·3Ni(OH)₂·4H₂O 10g/l，HF(48％)9ml/l，C₆H₈O₇ 5g/l，NH₄HF₂ 10g/l，NH₄OH(30％)31ml/l，温度80℃，pH4.5，沉积率20-25μm/hr。

在本实施例中，由于活化保护膜的存在并得到适当巩固，从而可以确保附着力强的化学镀金属层在其表面生长至1微米以上，进而可以作为进一步电镀金属层的中介层。

实施例5：

2)取出用去离子水冲洗后浸入重量百分比2％乙二酸液中进行浸渍处理，该浸渍液用去离子水配制，温度为25℃，浸渍时间2分钟；

3)取出用去离子水冲洗后按照实施例4中第3)步骤及后续步骤进行处理。

在本实施例中由于活化保护膜的存在并得到适当巩固，从而可以确保附着力强的化学镀金属层在其表面生长至1微米以上，进而可以作为进一步电镀金属层的中介层。

实施例6：

1)先将压铸镁、镁合金工件表面处理为光亮表面后放入含有重量比10％的氟化钠和10％的氢氧化钠水溶液中，通过2A/dm²阴极电流电解10分钟；

在本实施例中由于活化膜的存在并得到适当巩固，从而可以确保附着力强的化学镀金属层在其表面生长至1微米以上，进而可以作为进一步电镀金属层的中介层。

Claims

1.一种镁、镁合金的表面活化处理方法，包括下列步骤：先以含氟化物的强碱液去除工件表面的氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜；再以酸浸渍液除去偏析金属间化合物；然后将工件放入活化液中，待生成活态保护膜后放入中和巩固液中巩固保护膜。

2.根据权利要求1中所述的镁、镁合金的表面活化处理方法，其特征在于：所述以含氟化物的强碱液去除工件表面氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜的步骤是将镁或镁合金工件表面处理为光亮表面后放入含有重量比为10％的氟化物和10％的强碱水溶液中进行阴极电解。

3.根据权利要求1中所述的镁、镁合金的表面活化处理方法，其特征在于：所述酸浸渍液为一种由下列组分组成的水溶液：0-50％(重量)的铬酸和/或硝酸和/或乙二酸、总重量为0-50％(重量)的盐MX，其中M为Na、K或Fe，X为铬酸、硝酸或乙二酸、及总重量为0-50％(重量)的氟化盐LF，其中L为Na、K、Li或铵。

4.根据权利要求3中所述的镁、镁合金的表面活化处理方法，其特征在于：所述酸浸渍液采用去离子水配制，其中酸浸渍的温度为20-50℃，时间为0.1-30分钟。

5.根据权利要求1中所述的镁、镁合金的表面活化处理方法，其特征在于：所述活化液为一种由下列组分组成的水溶液：0.5-50％(重量)的磷酸和/或硝酸、总重量为0.5-50％(重量)的氟化盐LF，其中L为Na、K、Li或铵。

6.根据权利要求5中所述的镁、镁合金的表面活化处理方法，其特征在于：所述活化液采用去离子水配制，其中活化处理的温度为20-50℃，时间为0.1-30分钟。

7.根据权利要求1中所述的镁、镁合金的表面活化处理方法，其特征在于：所述中和巩固液为一种由下列组分组成的水溶液：0.5-50％(重量)的焦磷酸盐LP₂O₇、总重量为0.5-50％(重量)的氟化盐LF，其中L为Na、K、Li或铵。

8.根据权利要求7中所述的镁、镁合金的表面活化处理方法，其特征在于：所述中和巩固液采用去离子水配制，其中中和巩固的温度为20-90℃，时间为0.1-30分钟。

9.一种镁、镁合金的表面镀方法，包含下列步骤：先以含氟化物的强碱液去除工件表面的氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜；再以酸浸渍液除去偏析金属间化合物；然后将工件放入活化液中，待生成活态保护膜后放入中和巩固液中巩固保护膜，接着将所述进行巩固保护膜处理后的镁、镁合金工件取出用去离子水冲洗后进行浸锌前处理，最后放入氰化铜镀液中进行预镀。

10.根据权利要求9中所述的镁、镁合金的表面镀方法，其特征在于：所述浸锌处理液为一种由下列组分组成的水溶液：0.2-20％(重量)的硫酸锌和0.2-30％(重量)的焦磷酸盐LP₂O₇、0.1-10％(重量)的氟化盐LF、0.1-10％(重量)的碳酸钠，其中L为Na、K、Li或铵；所述氰化铜预镀液为CuCN20-70g/l，NaCN30-100g/l，KNaC₄H₄O₆ 30-50g/l，预镀的温度为50℃，PH值为10.5-12，电流密度首分钟为4A/dm²，然后降至2A/dm²，电镀时间为12分钟。

11.一种镁、镁合金的表面镀方法，包含下列步骤：先以含氟化物的强碱液去除工件表面的氧化膜及碱式碳酸盐钝化膜；再以酸浸渍液除去偏析金属间化合物；然后将工件放入活化液中，待生成活态保护膜后放入中和巩固液中巩固保护膜，接着将所述作巩固保护膜处理后的镁、镁合金工件取出用去离子水后直接进行化学镀镍处理。

12.根据权利要求11中所述的镁、镁合金的表面镀方法，其特征在于：所述直接化学镀镍的镀液是2NiCO₃·3Ni(OH)₂·4H₂O10g/l，HF(48％)9ml/l，C₆H₈O₇5g/l，NH₄HF₂10g/l，NH₄OH(30％) 31ml/l的混合液，温度为80℃，pH4.5，沉积率20-25μm/hr。