專利名稱：鎂及鎂合金化學(xué)鍍鍍液配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)鍍鍍液配方，具體是一種鎂及鎂合金化學(xué)鍍鍍液配方。用于金屬材料表面處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比重小，比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性、切削加工性、鑄造性能好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、機(jī)械，航空航天領(lǐng)域以及便攜式電子儀表、計(jì)算機(jī)、手動(dòng)工具及照相機(jī)部件等方面正得到日益廣泛的應(yīng)用。但是耐蝕性差是限制鎂合金廣泛應(yīng)用的主要因素之一。在鎂合金上進(jìn)行化學(xué)鍍鎳處理，不僅可以獲得高的耐蝕性和耐磨性，而且能夠在形狀復(fù)雜的鑄件上得到厚度均勻的鍍層。在要求表面具有導(dǎo)電性、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。
鎂合金的化學(xué)鍍鎳研究開始于20世紀(jì)50年代，到目前已有標(biāo)準(zhǔn)可循。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)B480-88鎂及鎂合金電鍍標(biāo)準(zhǔn)指南(ASTMB480-88.Standard guide for preparation of magnesium and magnesium alloysfor electroplating)。標(biāo)準(zhǔn)方法采用的化學(xué)鍍鎳溶液是水溶液，主要含有堿式碳酸鎳1％，氫氟酸0.6％，檸檬酸0.5％，氟化氫銨1％，次亞磷酸鈉2％，氨水0.4％。由于鎂合金的化學(xué)鍍液的鎳鹽使用堿式碳酸鎳，而堿式碳酸鎳的價(jià)格太高，使得化學(xué)鍍的成本成倍增加，而且，堿式碳酸鎳不溶于水，在配制前，必須先用HF酸溶解，而溶解過程又得持續(xù)20分鐘以上才能配成溶液，這樣使得化學(xué)鍍液配制過程復(fù)雜，生產(chǎn)效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有鎂合金直接化學(xué)鍍技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種鎂及鎂合金化學(xué)化學(xué)鍍鍍液配方，用硫酸鎳代替堿式碳酸鎳作為鎳鹽引入，使得鍍液配制方便，成本大大降低，從而解決了由于使用堿式碳酸鎳造成的成本太高，配制復(fù)雜，效率低下的問題。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明化學(xué)鍍鍍液配方中，包含的各組成及其重量百分比為硫酸鎳(2NiSO4·6H2O)1.5-4％，檸檬酸(C6H8O7·H2O)1-3％，次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O)1.5-4％，氟化物2-6％，添加劑0.00005-0.0003％，余量為水。
所述的氟化物為下列藥品之一或一種以上混合物氫氟酸，氟化氫銨，氟化銨。
所述的添加劑為下列藥品之一硫脲，重金屬如鉛，鎘的醋酸鹽，碘酸鉀。
水用去離子水或蒸餾水。
本發(fā)明優(yōu)選配方為硫酸鎳2.5-3.5％，檸檬酸1.8-2.2％，次亞磷酸鈉2.5-3.5％，氟化物3-5％，添加劑0.00008-0.00011％，余量為水。在按照優(yōu)選配方配制的鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍，基體鎂合金不會(huì)受到鍍液腐蝕，鍍速適中(約為15微米每小時(shí))，得到的鍍層光滑，鍍層結(jié)合良好，具有一定的耐腐蝕能力耐中性鹽霧實(shí)驗(yàn)時(shí)間可達(dá)80--120小時(shí)?；瘜W(xué)鍍?nèi)芤旱呐渲葡扔蒙倭空麴s水或去離子水分別溶解上述藥品，然后混合并稀釋到要求濃度，調(diào)整溶液pH值至6.5-7.0，這樣便完成了鍍液的配制過程。
對(duì)于鎂及鎂合金化學(xué)鍍鎳溶液，含有較高濃度的硫酸根、氯離子均會(huì)對(duì)鎂合金基底產(chǎn)生較大的腐蝕，所以通常鋼鐵上使用的化學(xué)鍍液不適用于鎂合金。
本發(fā)明從以下幾個(gè)方面著手解決鍍液對(duì)基底的腐蝕問題首先，施鍍前對(duì)鎂及鎂合金在氫氟酸中進(jìn)行活化處理，鎂及鎂合金上形成一層氟化物保護(hù)膜，這層氟化物膜在鍍液中能穩(wěn)定存在，對(duì)基底有很好的保護(hù)作用；第二個(gè)措施是溶液中加入足量的氟化物。高濃度的氟離子能很快形成新的氟化物膜，可以有效修復(fù)破壞的氟化物膜，因而能很好地保護(hù)基底；第三個(gè)措施是采用高的pH值。第四是使用穩(wěn)定劑，增加鍍液穩(wěn)定性，降低鎳的沉積速度，主要是初始沉積速度。因?yàn)殒嚨某跏汲练e會(huì)破壞氟化物膜，控制住初始沉積速度也就控制住了腐蝕。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于化學(xué)鍍鍍液使用硫酸鎳取代堿式碳酸鎳作為鎳鹽引入，使得鎂合金化學(xué)鍍成本大大降低，而且鍍液的配制大大簡(jiǎn)化，效率提高。利用本發(fā)明得到的鍍層可以作為鎂及鎂合金單獨(dú)的保護(hù)層，也可以作為普通化學(xué)鍍或電鍍層的基底。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例一按下述配方稱取藥品硫酸鎳30g，檸檬酸20g，氫氟酸(70％)60mL，次亞磷酸鈉30g，硫脲0.001g，先將上述藥品分別用少量蒸餾水溶解，然后混合稀釋至1升，配制好的鍍液pH值為6.5。
將面積0.8dm2的鎂合金AZ91鑄件經(jīng)過堿性除油，酸洗，活化后，放入加熱到80℃的化學(xué)鍍液中，施鍍2小時(shí)，在鎂合金上得到厚度約為30μm的均勻光滑的鎳磷合金鍍層。表1中列出了鎂合金化學(xué)鍍層的性能。其中，鍍速的數(shù)值由4個(gè)試樣的平均值依據(jù)下式計(jì)算得出V=m-m0A·ρ·t]]>其中V為鍍速，m0和m分別為鍍前和鍍后試樣的質(zhì)量，其數(shù)值在精度為0.1mg的電子天平上讀出，A為試樣的鍍覆面積，ρ為鍍層的密度，近似取為8g/cm3，t為施鍍時(shí)間。
磷含量的數(shù)值通過型號(hào)為IRIS Advantage 1000的ICP發(fā)射光譜儀測(cè)得。
采用型號(hào)為SM-FQY010A的鹽霧試驗(yàn)箱參照GB6458-86進(jìn)行了鍍層中性鹽霧(NSS)腐蝕的試驗(yàn)。試驗(yàn)前用硅膠將試樣的邊緣棱角封涂。試驗(yàn)的結(jié)果為試樣表面開始出現(xiàn)腐蝕起皮的時(shí)間(h)。
采用型號(hào)為MHT-1的顯微硬度計(jì)測(cè)試了鍍層的硬度。測(cè)試載荷25g，每個(gè)試樣測(cè)5個(gè)點(diǎn)，取平均值。
鍍層結(jié)合力檢驗(yàn)采用熱震法。
表一鎂合金化學(xué)鍍鍍層性能

實(shí)施例二按下述配方稱取藥品硫酸鎳15g，檸檬酸10g，氟化氫銨20g，次亞磷酸鈉15g，碘酸鉀0.003g，先將上述藥品分別用少量蒸餾水溶解，然后混合稀釋至1升，配制好的鍍液pH值為7.0。
將面積0.8dm2的鎂合金AZ91鑄件經(jīng)過堿性除油，酸洗，活化后，放入加熱到80℃的化學(xué)鍍液中，施鍍2小時(shí)，在鎂合金上得到厚度約為20μm的均勻光滑的鎳磷合金鍍層。經(jīng)測(cè)試，鍍層結(jié)合力合格，鹽霧實(shí)驗(yàn)可達(dá)48小時(shí)。
實(shí)施例三按下述配方稱取藥品硫酸鎳40g，檸檬酸30g，氟化銨60g，次亞磷酸鈉40g，醋酸鉛0.0005g，先將上述藥品分別用少量蒸餾水溶解，然后混合稀釋至1升，配制好的鍍液pH值為7.0。
將面積0.8dm2的鎂合金AZ91鑄件經(jīng)過堿性除油，酸洗，活化后，放入加熱到80℃的化學(xué)鍍液中，施鍍2小時(shí)，在鎂合金上得到厚度約為30μm的均勻光滑的鎳磷合金鍍層。經(jīng)測(cè)試，鍍層結(jié)合力合格，鹽霧實(shí)驗(yàn)可達(dá)72小時(shí)。
實(shí)施例四按下述配方稱取藥品硫酸鎳30g，檸檬酸10g，氫氟酸(70％)30mL，氟化氫銨20g，次亞磷酸鈉30g，硫脲0.001g，先將上述藥品分別用少量蒸餾水溶解，然后混合稀釋至1升，配制好的鍍液pH值為6.5。
將面積0.8dm2的鎂合金AZ91鑄件經(jīng)過堿性除油，酸洗，活化后，放入加熱到80℃的化學(xué)鍍液中，施鍍2小時(shí)，在鎂合金上得到厚度約為30μm的均勻光滑的鎳磷合金鍍層。經(jīng)測(cè)試，鍍層結(jié)合力合格，鹽霧實(shí)驗(yàn)可達(dá)72小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種鎂及鎂合金化學(xué)鍍鍍液配方，其特征在于，包含的各組成及其重量百分比為硫酸鎳1.5-4％，檸檬酸1-3％，氟化物2-6％，次亞磷酸鈉1.5-4％，添加劑0.00005-0.0003％，余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂及鎂合金化學(xué)鍍鍍液配方，其特征是，優(yōu)選配方為硫酸鎳2.5-3.5％，檸檬酸1.8-2.2％，氟化物3-5％，次亞磷酸鈉2.5-3.5％，添加劑0.00008-0.00011％，余量為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂及鎂合金化學(xué)鍍鍍液配方，其特征是，所述的氟化物為下列藥品之一或一種以上混合物氫氟酸，氟化氫銨，氟化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂及鎂合金化學(xué)鍍鍍液配方，其特征是，所述的添加劑為下列藥品之一硫脲，重金屬的醋酸鹽，碘酸鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂及鎂合金化學(xué)鍍鍍液配方，其特征是，水用去離子水或蒸餾水。
全文摘要
一種鎂及鎂合金化學(xué)鍍鍍液配方，用于金屬材料表面處理領(lǐng)域。本發(fā)明包含的各組成及其重量百分比為硫酸鎳1.5－4％，檸檬酸1－3％，氟化物2－6％，次亞磷酸鈉1.5－4％，添加劑0.00005－0.0003％，余量為水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于化學(xué)鍍鍍液使用硫酸鎳取代堿式碳酸鎳作為鎳鹽引入，使得鎂合金化學(xué)鍍成本大大降低，而且鍍液的配制大大簡(jiǎn)化，效率提高。利用本發(fā)明得到的鍍層可以作為鎂及鎂合金單獨(dú)的保護(hù)層，也可以作為普通化學(xué)鍍或電鍍層的基底。
文檔編號(hào)C23C18/31GK1563488SQ200410017369
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者劉新寬, 胡文彬, 丁文江, 向陽(yáng)輝 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)