環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝。經(jīng)前處理的鎂鋰合金浸入Ce(NO3)3-KMnO4溶液中處理10～20min，浸入pH為6～6.5的鍍鎳磷溶液中超聲波輔助化學(xué)鍍鎳磷1～2h，所述化學(xué)鍍鎳磷的鍍液溫度控制在70～75℃。本發(fā)明通過(guò)預(yù)先在鎂鋰合金表面形成一層環(huán)保型的Ce(NO3)3-KMnO4轉(zhuǎn)化膜，然后再進(jìn)行超聲波輔助化學(xué)鍍鎳磷，獲得了均勻致密與基體結(jié)合良好的鍍鎳磷層。腐蝕電流密度降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，自腐蝕電位正移了約1000mV；硬度提高了約500HV。有效地提高了鎂鋰合金的耐腐蝕性能和耐磨性能等。
【專利說(shuō)明】環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種化學(xué)鍍膜工藝，特別涉及一種在鎂鋰合金表面化學(xué)鍍鎳磷的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，鎂合金以其優(yōu)異的性能被稱為21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ木G色材料，廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天、電子通訊等眾多領(lǐng)域，而其中鎂鋰合金是迄今為止所研究的鎂合金中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它不僅具備鎂合金的各種優(yōu)勢(shì)，而且密度小和抗高能粒子穿透能力強(qiáng)，能很好的滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)輕質(zhì)材料的需求，在航空航天和通訊領(lǐng)域?qū)⒕哂懈鼜V闊的應(yīng)用前景。然而，鎂鋰合金化學(xué)性質(zhì)活潑，易與周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，耐蝕性能很差，在很大程度上限制了鎂鋰合金的廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外的研究者主要采用化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、陽(yáng)極氧化以及微弧氧化等來(lái)提高鎂鋰合金的耐腐蝕性能。與其它方法相比，在鎂鋰合金上進(jìn)行化學(xué)鍍鎳磷處理，不僅可以獲得高的耐蝕性和耐磨性，而目能夠在形狀復(fù)雜的鑄件上得到厚度均勻的鍍層，鍍層的性能可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，在要求表面具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、釬焊性的場(chǎng)合，更是一種不可替代的表面處理方法。傳統(tǒng)的化學(xué)鍍鎳溶液會(huì)對(duì)鎂鋰合金基體造成腐蝕，嚴(yán)重影響施鍍效果；而且鎂會(huì)與鍍液中的陽(yáng)離子發(fā)生置換反應(yīng)，這樣沉積的鍍層不但疏松多孔、結(jié)合力差，并且會(huì)影響到鍍液的穩(wěn)定性，縮短鍍液的使用壽命。傳統(tǒng)的 鎂合金化學(xué)鍍鎳過(guò)程復(fù)雜，要經(jīng)過(guò)浸鋅和氰化物預(yù)鍍銅，但是氰化物具有劇毒，對(duì)人體和環(huán)境都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的污染。目前，常用化學(xué)鍍鎳工藝的能量輸入方式主要為水浴加熱，化學(xué)鍍?cè)?0°C以上進(jìn)行，能耗大，且易在槽壁上沉積。在施鍍過(guò)程中，水分揮發(fā)快，鍍液易老化，穩(wěn)定性差，還原劑次亞磷酸鈉利用率低；同時(shí)，高溫還會(huì)引起某些被鍍材料的變形或改性，因而在一定程度上限制了其應(yīng)用。超聲波作為一種新的能力輸入方式，通過(guò)超聲波的空化作用產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波和微射流使得鍍鎳磷層組織細(xì)化；降低氫在陰極表面的吸附，改善沉積層的應(yīng)力狀態(tài)；同時(shí)也為化學(xué)鍍鎳磷提供了反應(yīng)所需的能量，為降低工藝溫度提供可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種工藝操作簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境無(wú)害，能提高鍍層與基體的結(jié)合力和鍍層的耐腐蝕性能及耐磨性能的環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]經(jīng)前處理的鎂鋰合金浸入Ce (NO3) 3_ΚΜη04溶液中處理10~20min，浸入pH為6~6.5的鍍鎳磷溶液中超聲波輔助化學(xué)鍍鎳磷I~2h，所述化學(xué)鍍鎳磷的鍍液溫度控制在70 ~75?。
[0006]所述Ce (NO3) 3_ΚΜη04溶液的組成為:硝酸鈰0.6~1.2g/L、高錳酸鉀15~30g/L，余量為蒸餾水。
[0007]所述鍍鎳磷溶液的組成為:硫酸鎳14~25g/L、次亞磷酸鈉10~25g/L、醋酸鈉10~20g/L、氫氟酸10~20mL/L、氟化氫銨5~15g/L、穩(wěn)定劑0~5mg/L、用氨水調(diào)節(jié)pH,余量為蒸餾水。
[0008]所述前處理包括1000#砂紙打磨、蒸餾水沖洗吹干、丙酮溶液中超聲清洗lOmin、酸洗20S。
[0009]所述酸洗的溶液的組成為:HN0310mL/L、H3P0460mL/L。
[0010]本發(fā)明通過(guò)預(yù)先在鎂鋰合金表面形成一層環(huán)保型的Ce(NO3)3-KMnO4轉(zhuǎn)化膜，然后再進(jìn)行超聲波輔助化學(xué)鍍鎳磷，獲得了均勻致密與基體結(jié)合良好的鍍鎳磷層。腐蝕電流密度降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，自腐蝕電位正移了約1000mV ;硬度提高了約500HV。有效地提高了鎂鋰合金的耐腐蝕性能和耐磨性能等。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:首先，化學(xué)鍍鎳磷前處理過(guò)程中在鎂鋰合金表面進(jìn)行Ce (NO3) 3-KMn04轉(zhuǎn)化膜預(yù)處理，無(wú)須活化工序，沒(méi)有引入對(duì)環(huán)境有害的氰化物或六價(jià)鉻化合物等，工藝操作簡(jiǎn)單，且對(duì)環(huán)境無(wú)害。其次，鍍鎳磷溶液選取硫酸鎳為主鹽，價(jià)格較傳統(tǒng)的堿式碳酸鎳便宜，且穩(wěn)定性更好；鍍液為偏酸性溶液，較堿性鍍液而言鍍液穩(wěn)定性更好，不易分解；通過(guò)超聲波輔助，提供了一種新的能量輸入，使化學(xué)鍍鎳磷在約75°C時(shí)能以較高的鍍速進(jìn)行，同時(shí)通過(guò)超聲波的空化作用使的鍍層更加均勻致密，同時(shí)提高了鍍層與基體的結(jié)合力和鍍層的耐腐蝕性能及耐磨性能等。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1(a)-圖1(b)為鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷后的顯微組織照片，其中圖1(a)為無(wú)超聲波輔助化學(xué)鍍鎳磷，圖1為(b)超聲波輔助化學(xué)鍍鎳磷。
[0013]圖2為超聲波輔助/無(wú)超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷后的極化曲線。
[0014]圖3為超聲波輔助/無(wú)超聲波鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷后的硬度圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]實(shí)施例1
[0017]將制備好的Mg-SLi合金試樣用碳化硅砂紙打磨到1000#，用蒸餾水沖洗干凈吹干后置于丙酮溶液中超聲波清洗lOmin，然后對(duì)試樣進(jìn)行酸洗約20S，酸洗溶液為10mL/L HNO3和60mL/L H3PO4組成，酸洗完馬上浸入含有0.8g/L硝酸鈰和20g/L高錳酸鉀溶液中進(jìn)行預(yù)處理15min，用蒸餾水沖洗干凈，置于鍍液溫度約75°C的化學(xué)鍍鎳磷溶液中，施鍍時(shí)間約2h。其中鍍液組成為:15g/L硫酸鎳；15g/L次亞磷酸鈉；13g/L醋酸鈉；12mL/L氫氟酸；9g/L氟化氫銨；lmg/L穩(wěn)定劑；用氨水調(diào)節(jié)溶液pH=6.5。即得鍍層均勻致密、耐腐蝕性能及耐磨性較好的環(huán)境友好型化學(xué)鍍鎳磷層。
[0018]實(shí)施例2
[0019]將制備好的Mg-SLi合金試樣用碳化硅砂紙打磨到1000#，用蒸餾水沖洗干凈吹干后置于丙酮溶液中超聲波清洗lOmin，然后對(duì)試樣進(jìn)行酸洗約20S，酸洗溶液為10mL/L HNO3和60mL/L H3PO4組成，酸洗完馬上浸入含有0.8g/L硝酸鈰和20g/L高錳酸鉀溶液中進(jìn)行預(yù)處理15min，用蒸餾水沖洗干凈，置于鍍液溫度約75°C的化學(xué)鍍鎳磷溶液中，施鍍時(shí)間約2h，其中鍍液盛在燒杯中置于可加熱的超聲波設(shè)備中，鍍鎳磷過(guò)程中有超聲波輔助。其中鍍液組成為:15g/L硫酸鎳；15g/L次亞磷酸鈉；13g/L醋酸鈉；12mL/L氫氟酸；9g/L氟化氫銨；lmg/L穩(wěn)定劑；用氨水調(diào)節(jié)溶液pH=6.5。即得本發(fā)明之鍍層均勻致密、耐腐蝕性能及耐磨性好的環(huán)境友好型化學(xué)鍍鎳磷層。
[0020]圖1(a)-圖1(b)為鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷后的顯微組織照片，從圖中可以看出，化學(xué)鍍鎳磷層均勻致密，有超聲波輔助時(shí)比無(wú)超聲波輔助時(shí)鍍層更加均勻致密。圖2為超聲波輔助/無(wú)超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷后的極化曲線，從圖中可以看出有超聲波輔助時(shí)腐蝕電流密度比基體降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，自腐蝕電位較無(wú)超聲波輔助化學(xué)鍍鎳磷時(shí)和基體時(shí)的腐蝕電位分別正移了 148mV和941mV。有效地提高了鎂鋰合金的耐腐蝕性能。圖3為超聲波輔助/無(wú)超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷后的硬度圖，從圖中可知化學(xué)鍍鎳后硬度較基體硬度大大提高了，特別是在超聲波輔助下硬度提高更加明顯。綜上所述表明了通過(guò)超聲波輔助化學(xué)鍍鎳磷形成的鍍層均勻致密，與基體的結(jié)合力良好，耐腐蝕性能及耐磨性大大提高 。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝，其特征是:經(jīng)前處理的鎂鋰合金浸入Ce (NO3) 3-KMn04溶液中處理10~20min，浸入pH為6~6.5的鍍鎳磷溶液中超聲波輔助化學(xué)鍍鎳磷1~2h，所述化學(xué)鍍鎳磷的鍍液溫度控制在70~75°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝，其特征是所述Ce (NO3)3-KMnO4溶液的組成為:硝酸鈰0.6~1.2g/L、高錳酸鉀15~30g/L，余量為蒸餾水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝，其特征是所述鍍鎳磷溶液的組成為:硫酸鎳14~25g/L、次亞磷酸鈉10~25g/L、醋酸鈉10~20g/L、氫氟酸10~20mL/L、氟化氫銨5~15g/L、穩(wěn)定劑0~5mg/L、用氨水調(diào)節(jié)pH,余量為蒸餾水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝，其特征是所述前處理包括1000#砂紙打磨、蒸餾水沖洗吹干、丙酮溶液中超聲清洗lOmin、酸洗20S。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝，其特征是所述前處理包括1000#砂紙打磨、蒸餾水沖洗吹干、丙酮溶液中超聲清洗lOmin、酸洗20S。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝，其特征是所述酸洗的溶液的組成為:HN0310mL/L、H3P0460mL/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)保型超聲波輔助鎂鋰合金化學(xué)鍍鎳磷工藝，其特征是所述酸洗的溶液的組成為:HN0310mL/L、H3P0460mL/L。
【文檔編號(hào)】C23C18/18GK103789753SQ201410061777
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】張中武, 鄒云 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)