一種鎂合金表面化學鍍鎳的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎂合金表面化學鍍鎳的方法，該方法的具體步驟如下：將經過機械打磨拋光、除油、除氧化膜和活化的鎂合金放入化學鍍液中，鍍液的溫度80?90℃，鍍液的pH值用氨水調節(jié)為5.0?6.5，施鍍時間為30?90min；化學鍍液所包含的組分及其含量為：硫酸鎳10?25g/L、次亞磷酸鈉10?25g/L、氟化氫銨5?20g/L、氫氟酸10?30mL/L、絡合劑5?20g/L、穩(wěn)定劑0.01?0.2g/L；將鎂合金放入鈍化液中浸泡，溫度為室溫，浸泡1?3分鐘；然后進行水洗烘干，在250~350℃熱處理1?3小時，鎂合金表面獲得具有金屬光澤的鍍層。本發(fā)明所得鍍層耐蝕性優(yōu)良，自腐蝕電位相對于基體大大提高，自腐蝕電流顯著降低。
【專利說明】
_種鎂合金表面化學鍍鎮(zhèn)的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于金屬表面處理技術領域，涉及一種鎂合金表面化學鍍鎳的方法。
【背景技術】
[0002]鎂及鎂合金是結構材料中最輕的金屬，具有質量輕、比強度高、散熱性好、電磁屏蔽性良好、抗沖擊性能優(yōu)異和易于回收等特性，廣泛應用于軍工及民用生產領域。鎂合金具有較高的導熱性和抗磁干擾性、可壓鑄薄壁件及易于回收等優(yōu)點，因而人們期待著用鎂合金作為輕質材料應用于汽車機械及電子產品，以期望減輕產品重量、節(jié)約能源、降低污染和改善環(huán)境。開發(fā)鎂合金，我國不但具有巨大的資源優(yōu)勢，還有巨大的市場需求。發(fā)達國家也大力發(fā)展鎂合金材料的應用。
[0003]但是鎂及鎂合金的化學性質活潑，在室溫下會被空氣氧化，生成的氧化膜疏松、多孔，導致鎂及鎂合金的耐蝕性非常差，無法對基體起到良好的保護作用，耐蝕性差決定了它必須要先被處理后才能進入各個行業(yè)中。
[0004]化學鍍鎳不僅可以在結構復雜的工件上得到厚度均勻的鍍層，還可以獲得高的耐蝕性和耐磨性的鍍層。對于那些要求表面具有導電性、導熱性、釬焊性的場合，鎂合金化學鍍鎳工藝是一種不可以替代的表面處理的方法，也是提高鎂合金表面的耐蝕性能最有效的防護措施之一。傳統(tǒng)工藝是除油后浸鋅，再電鍍銅，最后化學鍍鎳。這種工藝復雜效率低?，F(xiàn)在改進后的工藝是堿性除油后鉻酸浸漬和氫氟酸處理，最后進行化學鍍鎳。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金表面化學鍍鎳的方法，從而提高鎂合金的耐蝕性能。
[0006]—種鎂合金表面化學鍍鎳的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下:
a.將鎂合金進行機械打磨、機械拋光，然后超聲波清洗；
b.用熱堿液對鎂合金進行清洗除油;溫度控制在55-650C，時間10-20min;
c.化學除氧化膜:用酸液清洗鎂合金，溫度為室溫，時間3-10min;
d.將鎂合金在氫氟酸溶液中進行活化，浸泡;溫度為室溫，時間5-15min；
e.化學鍍:將上述經處理的鎂合金放入化學鍍液中，鍍液的溫度80-90°C，鍍液的pH值用氨水調節(jié)為5.0-6.5，施鍍時間為30-90min;所述化學鍍液所包含的組分及其含量為:硫酸鎳10-25g/L、次亞磷酸鈉10-25g/L、氟化氫銨5-20g/L、氫氟酸10-30mL/L、絡合劑5-20g/L、穩(wěn)定劑0.01-0.2g/L;
f.將鎂合金放入鈍化液中浸泡，溫度為室溫，浸泡1-3分鐘;然后進行水洗烘干，在250?350°C熱處理1-3小時，鎂合金表面獲得具有金屬光澤的鍍層。
[0007]所述機械打磨依次用800、1000、1500#的碳化硅砂紙進行打磨。
[0008]所述機械拋光在拋光布上用無水乙醇進行拋光。
[0009]所述熱堿液所包含的組分及其含量為:氫氧化鈉30-50g/L、磷酸鈉5-20g/L。
[0010]所述酸液所包含的組分及其含量為:磷酸10-20mL/L、乙酸10-30mL/L。
[0011]所述絡合劑選取酒石酸、蘋果酸、檸檬酸和檸檬酸鈉中的一種或幾種。
[0012]所述穩(wěn)定劑選取十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉和硫脲中的一種或幾種。
[0013]所述氫氟酸溶液中含有氫氟酸200-400mL/L。
[0014]所述鈍化液為質量濃度為1-10%的三氧化絡和磷酸的水溶液。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點在于:化學鍍液成分簡單，配制方便，鍍液成分穩(wěn)定性好，操作方便。表面前處理工藝簡單，使用前處理工藝對鎂合金處理后，所得的鍍層耐蝕性優(yōu)良，自腐蝕電位相對于基體大大提高，自腐蝕電流顯著降低。鍍層表面光亮平整，厚度均勻，具有良好的耐蝕性。該技術可應用在汽車、武器裝備輕量化上。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例1所得鎂合金化學鍍層的SEM圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實施例1所得鎂合金化學鍍層的元素分析圖。
[0018]圖3為本發(fā)明實施例1所得鎂合金化學鍍層在質量分數(shù)為3.5%的NaCl溶液中的電化學極化曲線圖。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
鎂合金材料為鑄態(tài)AZ9ID合金，樣品尺寸為25m X 15_ X 3_。
[0020]a.機械打磨拋光，超聲波清洗
依次用800、1000、1500#的碳化硅砂紙進行打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度；在拋光布上用無水乙醇進行拋光，可以避免基體過度氧化;在丙酮中進行超聲波清洗，控制時間:1min。
[0021 ] b.堿洗，溶液配制及操作條件如下:
氫氧化鈉45g/L、磷酸鈉10g/L，溫度55 °C，時間15min。
[0022]c.酸洗，溶液配制及操作條件如下:
磷酸15mL/L、乙酸20mL/L，室溫，時間5min。
[0023]d.活化，溶液配制及操作條件如下:
氫氟酸350mL/L，室溫，時間10 min。
[0024]e.配制該鍍液的化學組成及其重量配方如下:硫酸鎳20g/L、次亞磷酸鈉20g/L、氟化氫銨I Og/L、檸檬酸鈉I Og/L、氫氟酸20mL/L、十二烷基磺酸鈉0.1 g/L
f.然后進入化學鍍工藝程序，將上述經處理的鎂合金試樣放入上述鍍液中，溫度控制在85 °C溶液的pH值為6.5，施鍍時間為60分鐘。
[0025]g.然后將鎂合金放入鈍化液中浸泡。
[0026]h.然后進行水洗，并在300 °C溫度下熱處理2小時；鍍層厚度為20微米左右。AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力顯著增強。
[0027]實施例2
鎂合金材料為鑄態(tài)AZ9ID合金，樣品尺寸為25m X 15_ X 3_。
[0028]a.機械打磨拋光，超聲波清洗依次用800、1000、1500#的碳化硅砂紙先進行打磨;然后在拋光布上用無水乙醇進行拋光;在丙酮中進行超聲波清洗，控制時間:1min。
[0029]b.堿洗，溶液配制及操作條件如下:
氫氧化鈉45g/L、磷酸鈉10g/L，溫度65 °C，時間15min。
[0030]c.酸洗，溶液配制及操作條件如下:
磷酸15mL/L、乙酸20mL/L，室溫，時間Imin。
[0031 ] d.活化，溶液配制及操作條件如下:
氫氟酸300mL/L，室溫，時間8min。
[0032]e.配制化學鍍溶液:硫酸鎳20g/L、次亞磷酸鈉15g/L、氟化氫銨10g/L、檸檬酸鈉10g/L、氫氟酸 12mL/L、酒石酸 2.5g/L、硫脲 0.01g/L。
[0033]f.然后進入化學鍍工藝程序，將上述經處理的鎂合金試樣放入上述鍍液中，溫度控制在85 °C溶液的pH值為6.5，施鍍時間為60分鐘。
[0034]g.然后將鎂合金放入鈍化液中浸泡。
[0035]h.然后進行水洗，并在300 °C溫度下熱處理I小時；鍍層表面色澤光亮，厚度均勻。AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力顯著增強。
[0036]實施例3
鎂合金材料為鑄態(tài)AZ9ID合金，樣品尺寸為25m X 15_ X 3_。
[0037]a.機械打磨拋光，超聲波清洗
依次用800、1000、1500#的碳化硅砂紙先進行打磨;然后在拋光布上用無水乙醇進行拋光;在丙酮中進行超聲波清洗，控制時間:1min。
[0038]b.堿洗，溶液配制及操作條件如下:
氫氧化鈉45g/L、磷酸鈉10g/L，溫度65 °C，時間15min。
[0039]c.酸洗，溶液配制及操作條件如下:
磷酸15mL/L、乙酸20mL/L，室溫，時間2min。
[0040]d.活化，溶液配制及操作條件如下:
氫氟酸350mL/L，室溫，時間5 min。
[0041 ] e.配制化學鍍溶液:硫酸鎳20g/L、次亞磷酸鈉15g/L、氟化氫銨10g/L、檸檬酸1g/1^、蘋果酸28/1、氫氟酸10111171、硫脲0.018/1，
f.然后進入化學鍍工藝程序，將上述經處理的鎂合金試樣放入上述鍍液中，溫度控制在90 0C溶液的pH值為6.5，施鍍時間為90分鐘。
[0042 ] g.然后將鎂合金放入鈍化液中浸泡。
[0043]h.然后進行水洗，并在300 °C溫度下熱處理I小時;最后鍍層表面色澤光亮，厚度均勻。AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力顯著增強。
[0044]實施例4
鎂合金材料為鑄態(tài)AZ9ID合金，樣品尺寸為25m X 15_ X 3_。
[0045]a.機械打磨拋光，超聲波清洗
依次用800、1000、1500#的碳化硅砂紙先進行打磨;然后在拋光布上用無水乙醇進行拋光;在丙酮中進行超聲波清洗，控制時間:1min。
[0046]b.堿洗，溶液配制及操作條件如下: 氫氧化鈉45g/L、磷酸鈉lOg/L，溫度55°C，時間15min。
[0047]c.酸洗，溶液配制及操作條件如下:
磷酸15mL/L、乙酸20mL/L，室溫，時間40秒。
[0048]d活化，溶液配制及操作條件如下:
氫氟酸220mL/L，室溫，時間10 min。
[0049]e.配制化學鍍溶液:硫酸鎳15g/L、次亞磷酸鈉14g/L、氟化氫銨10g/L、檸檬酸鈉5g/L、梓檬酸5g/L、氫氟酸10mL/L、十二燒基硫酸鈉0.01g/L。
[0050]f.然后進入化學鍍工藝程序，將上述經處理的鎂合金試樣放入上述鍍液中，溫度控制在90 0C溶液的pH值為6.5，施鍍時間為60分鐘。
[0051 ] g.然后將鎂合金放入鈍化液中浸泡。
[0052]h.然后進行水洗，并在300 °C溫度下熱處理2小時;最后鍍層表面色澤光亮，厚度均勻。AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力顯著增強。
【主權項】
1.一種鎂合金表面化學鍍鎳的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下: a.將鎂合金進行機械打磨、機械拋光，然后超聲波清洗； b.用熱堿液對鎂合金進行清洗除油;溫度控制在55-650C，時間10-20min; c.化學除氧化膜:用酸液清洗鎂合金，溫度為室溫，時間3-10min; d.將鎂合金在氫氟酸溶液中進行活化，浸泡;溫度為室溫，時間5-15min； e.化學鍍:將上述經處理的鎂合金放入化學鍍液中，鍍液的溫度80-90°C，鍍液的pH值用氨水調節(jié)為5.0-6.5，施鍍時間為30-90min;所述化學鍍液所包含的組分及其含量為:硫酸鎳10-25g/L、次亞磷酸鈉10-25g/L、氟化氫銨5-20g/L、氫氟酸10-30mL/L、絡合劑5-20g/L、穩(wěn)定劑0.01-0.2g/L; f.將鎂合金放入鈍化液中浸泡，溫度為室溫，浸泡1-3分鐘;然后進行水洗烘干，在250?350°C熱處理1-3小時，鎂合金表面獲得具有金屬光澤的鍍層。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述機械打磨依次用800、1000、1500#的碳化硅砂紙進行打磨。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述機械拋光在拋光布上用無水乙醇進行拋光。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述熱堿液所包含的組分及其含量為:氫氧化鈉 30-50g/L、磷酸鈉 5-20g/L。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述酸液所包含的組分及其含量為:磷酸10-20mL/L、乙酸10-30mL/L。6.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述絡合劑選取酒石酸、蘋果酸、檸檬酸和檸檬酸鈉中的一種或幾種。7.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述穩(wěn)定劑選取十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉和硫脲中的一種或幾種。8.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述氫氟酸溶液中含有氫氟酸200-400mL/L。9.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述鈍化液為質量濃度為1-10%的三氧化鉻和磷酸的水溶液。
【文檔編號】C23C18/18GK105887056SQ201610259218
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】李昊坤, 秦寶鋒, 胡麗天, 張松偉, 樊恒中
【申請人】中國科學院蘭州化學物理研究所