一種在鎂合金表面製備錫鎳合金鍍層的方法
2023-06-20 04:20:36 2
專利名稱：一種在鎂合金表面製備錫鎳合金鍍層的方法
技術領域：
本發明涉及ー種鎂合金表面製備合金鍍層的方法，具體地說是在鎂合金表面沉積耐蝕性強和裝飾性好的防護裝飾性鍍層的方法。
背景技術：
鎂合金作為ー種輕質合金材料，與當前的主流材料相比鎂合金具有密度小、比強度高、鑄造性強、電磁屏蔽性能優良及可回收等優良特點，現被廣泛應用於航空航天、交通工具、光學儀器、電子通訊、計算機等行業。雖然鎂合金的應用前景已較為廣泛， 但其耐蝕性差的缺點嚴重製約著鎂合金的應用和推廣。因此要擴大鎂合金的應用範圍，提高鎂合金的耐蝕性成為ー個關鍵的問題。從國內外研究來看，應用表面處理技術是改善其耐蝕性最為有效的方法。表面處理方法分為表面改性和表面塗層處理技木，主要包括金屬塗層、陽極氧化、化學轉化、氣相沉積、雷射改性等，一部分方法已經在エ業上得到應用，但大多數方法還處於探索和改進階段。鎂合金表面防護性塗層各有其優缺點。化學轉化膜投資少，但鎂合金表面的不均勻性是形成均勻、無孔的轉化膜層的最大困難，另外轉化膜層的耐腐蝕性能和耐摩擦性能都不足以使其在惡劣條件下単獨使用。陽極氧化是被廣泛應用於鎂合金的表面處理方法，但所得膜層的耐蝕性能還有待提高，而且表面膜很脆，不導電，所以不適合於負載或需要導電的應用場合。氣相沉積、雷射改性的方法比較環保，但其設備投資較大，膜層製備成本高。化學鍍雖然成本較低，但鍍液不夠穩定且對人體有毒害，還需要進行嚴格的封閉處理。
發明內容
本發明的目的在於提供一種在鎂合金表面製備錫鎳合金鍍層的方法。 主要是克服現有技術存在的不足，提供一種簡單有效的鎂合金表面處理方法，在鎂合金表面形成表面均勻、耐腐蝕強、具有良好導電性、可焊性以及具有高雅外觀且鍍液穩定性好、 低成本鍍層。本發明的在鎂合金表面製備錫鎳合金鍍層的方法即是ー種鎂合金在電沉積鋅鍍液下製備電沉積鋅過渡層，然後在錫鎳電鍍液下製備電沉積錫鎳合金鍍層的方法。它包括 打磨拋光、超聲除油、鹼洗、酸洗、活化、浸鋅步驟及各步驟間的水洗，還包括將上述步驟處理後的鎂合金進行電沉積鋅和電沉積錫鎳合金的步驟。本發明與現有技術相比具有以下優點和積極效果
1、本發明將傳統的電鍍エ藝與現代技術相結合，開發出一種在鎂合金表面全程無毒電沉積エ藝，解決了鍍液、鍍層性能不穩定和生產中帶來的環境汙染問題，充分體現了綠色環保的新一代化學研究理念，與現有技術相比具有突出的實質性特點與顯著的進步。2、本發明通過在浸鋅基礎上電沉積鋅製備過渡層並以此替代氰化鍍層，有效克服了直接在鎂合金表面電沉積的困難。且能掩蓋鎂基體表面的缺陷，該過渡層能使鎂基體及後續的鍍層緊密結合，為獲得理想的鍍層創造良好條件。3、本發明採取了在已形成鋅過渡層的鎂合金表面電沉積錫鎳合金的技術方案，不僅使鎂合金的耐蝕性與耐磨性得到顯著提高，其裝飾性能也得到了充分體現，而且解決了對鎳這種傳統裝飾性材料的長期廣泛應用帶來的鎳資源匱乏，從而使鎳的價格不斷上漲導致的高成本，它以錫鎳合金鍍層作為代鎳鍍層應用於材料保護，明顯降低了成本，増加了收入，更提高了產品的可焊性和外觀高雅的裝飾性，同時也拓寬了鎂合金的應用領域，更具有突出的實質性特點與顯著的進步。4、本發明エ藝流程簡單，步驟易於控制，提高生產效率，適合エ業化生產。由本發明製備的產品性能優異、電化學性能好、成本低效益高、
應用前景廣闊、適宜進行推廣。
圖1為在鎂合金表面直流電沉積鋅過渡層的表面形貌圖； 圖2為在鎂合金表面脈衝電沉積鋅過渡層的表面形貌圖； 圖3為在鎂合金表面電沉積錫鎳合金後的表面形貌圖 圖4為鎂合金脈衝鋅及電沉積錫鎳合金層電化學極化曲線圖。
具體實施例方式本發明的在鎂合金表面製備錫鎳合金鍍層的方法，是由打磨拋光 (1)、超聲除油(2)、鹼洗(3)、酸洗(4)活化(5)、浸鋅(6)、電沉積鋅(7)、電沉積錫鎳合金 (8)及各步驟間的水洗エ藝步驟組成。打磨拋光(1)是用600#，1500#水砂紙依次對鎂合金工件進行打磨，使其平整光滑，初歩除去表面氧化膜。超聲除油(2):採用丙酮在室溫下清洗10 min。若整個基體表面親水、無水珠或不浸潤的地方，則除油合格。鹼洗(3):經丙酮初歩除油後在鹼性條件下進ー步除油，鎂的表面氧化膜發生了轉變，氧化鎂膜轉變為氫氧化鎂膜而使鎂合金處於鈍化區，阻止了除油エ序中鎂合金的腐蝕。 該鹼洗配方及參數為氫氧化鈉50g/L、磷酸鈉10g/L、溫度70°C-80°C、鹼洗時間為10 min。酸洗(4):酸洗能潤溼平整表面，除油、脫脂、去除表面氧化物，使鎂合金基體裸露出，形成易於除去的氧化物形成腐蝕點，加強機械互鎖作用以提高結合力。所述酸洗液配方及エ藝參數為草酸10g/L，室溫下酸洗lmin。活化(5 )在經過前幾道エ序處理後，避免在極短的時間內鎂合金又會迅速生成氧化膜或鈍化薄膜，因此需要進行活化處理。使鎂合金表面產生ー層氟化鎂保護膜阻止鎂基體免受處理液的進ー步腐蝕。該活化處理配方及參數為磷酸(85%) 20%，氟化氫氨IOOg/ L，室溫下處理lmin。浸鋅(6):良好的浸鋅層能與鎂基體及後續的鍍層良好結合，且能掩蓋鎂基體表面缺陷，有助於獲得理想的鍍層。浸鋅過程的配方及エ藝參數為硫酸鋅50g/L、焦磷酸鈉 120g/L、氟化鈉 5g/L、碳酸鈉 5g/L、溫度 70°C _80°C、時間 10min、pH 值 10. 2-10. 4。電沉積鋅(7):是將浸鋅後的鎂合金浸入電沉積鋅鍍液中進行處理。有兩種方式即是直流電沉積或脈衝電沉積可任選其一。利用直流電沉積時，鍍液PH值為7— 9，溫度控制在40— 50°C，處理時間為15— 20min，電流密度4一6A/dm2。採用脈衝電沉積時，除脈衝頻率500Hz，脈衝佔空比20%外其它エ藝條件與所述直流電沉積條件相同。所述電沉積鋅鍍液是由氫氧化鈉90 — 110g/L、氧化鋅8 — 15g/L、三乙醇胺15 — 30g/L、DEP-III 4—6 ml/L組成。具體實施例詳見下表1。表1電沉積鋅鍍液配比及電沉積條件
權利要求
1.一種在鎂合金表面製備錫鎳合金鍍層的方法，它包括打磨拋光(1)、超聲除油(2)、 鹼洗(3)、酸洗(4)活化(5)、浸鋅(6)步驟及各步驟間的水洗，其特徵在於該方法還包括將上述步驟處理後的鎂合金進行電沉積鋅(7)和電沉積錫鎳合金(8)的步驟。
2.根據權利要求1所述的在鎂合金表面製備錫鎳合金鍍層的方法，其特徵在於所述電沉積鋅(7 )是將經浸鋅(6 )エ藝處理後的鎂合金浸入由氧化鋅8— 15g/L，氫氧化鈉90— 110g/L，三乙醇胺15 — 30g/L、DEP-III 4—6 ml/L組成的電沉積鋅鍍液中進行處理。
3.根據權利要求1所述的在鎂合金表面製備錫鎳合金鍍層的方法，其特徵在於所述電沉積錫鎳合金(8 )是將電沉積鋅(7 )處理後的鎂合金再浸入由焦磷酸鉀250— 300g/L、硫酸鎳35— 50g/L、氯化亞錫30— 45g/L、氨基乙酸1 一4g/L組成的溶液中進行處理。
全文摘要
本發明提供了鎂合金表面處理領域中的一種在鎂合金表面製備錫鎳合金鍍層的方法。該方法包括打磨拋光、超聲除油、鹼洗、酸洗、活化、浸鋅步驟及各步驟間的水洗，還包括由所述步驟處理後的鎂合金進行電沉積鋅和電沉積錫鎳合金的步驟。該發明解決了鎂合金的耐腐蝕性差，在空氣中易被氧化和直接在鎂合金表面電沉積困難的問題。具有鍍液穩定性強，所得鍍層電化學性能好、可焊性強、耐蝕性高、裝飾性強的特點，不僅明顯降低了成本，拓寬了鎂合金的應用領域，且工藝流程簡單，步驟易於控制，提高生產效率，適合工業化生產。由本發明製備的產品性能優異、成本低效益高、應用前景廣闊、適宜進行推廣。
文檔編號C25D3/22GK102586827SQ201110006778
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月13日 優先權日2011年1月13日
發明者劉偉, 常立民, 時傑麗 申請人:吉林師範大學