鎂鋰合金表面電鍍鎳方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的是一種鎂鋰合金表面電鍍鎳方法。先對(duì)鎂鋰合金進(jìn)行浸鋅再電鍍鎳，所述浸鋅在如下溶液中進(jìn)行：焦磷酸鉀120-180g/L、碳酸鈉3-8g/L、氟化鈉2-6g/L、硫酸鋅30-50g/L；所述電鍍鎳的電鍍液配方為：硫酸鎳220-280g/L、氯化鎳16-22g/L、磷酸氫二鉀20-60g/L、硼酸25-45g/L、香草醛0.07-0.13g/L、檸檬酸鈉100-130g/L、十二烷基硫酸鈉0.07-0.13g/L、植酸0.07-0.13g/L，電鍍溫度為45～70℃，電流密度1～2A/dm2，pH值為6.5～7.5，電鍍時(shí)間為30～50min。本發(fā)明在鎂鋰合金表面得到平整、致密并且光亮的銀白色鎳鍍層，提高了鎂鋰合金的耐腐蝕性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鎂鋰合金表面電鍍鎳方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及的是一種鎂鋰合金表面電鍍鎳的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂鋰合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有良好的導(dǎo)熱性，導(dǎo)電性，延展性，在航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著當(dāng)今世界對(duì)結(jié)構(gòu)材料輕量化、減重節(jié)能、環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展的要求日益提高，鎂鋰合金在需要輕量化結(jié)構(gòu)材料的交通、電子、醫(yī)療產(chǎn)品等領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]但由于鎂鋰合金中主體元素鎂和鋰均是非?；顫姷脑兀錁?biāo)準(zhǔn)電極電位比較低，鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.37V，而鋰的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-3.05V，使得鎂鋰合金的活性較高，耐腐蝕性能較差，這已成為制約鎂鋰合金在相關(guān)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵難題之一。
[0004]為提高鎂鋰合金的耐腐蝕性能，目前已有多種適用于鎂鋰合金的表面處理方法，例如，楊黎暉等(Yang L H, Zheng Y Z, et al.Electroless N1-P platingwith molybdate pretreatment on Mg-8Li al1y[J].Journal of Alloys andCompounds, 2009，467(1/2):562 ~566.)對(duì)鎂鋰合金(Mg-8L1-2Al_3Zn-(X 7Re)的化學(xué)鍍鎳雖然鍍層致密，無(wú)明顯缺陷，但化學(xué)鍍鎳工藝所用的鎳鹽多以堿式碳酸鎳或醋酸鎳為主，鍍液成本高，穩(wěn)定性差。由于鎂合金進(jìn)入各種金屬電鍍液時(shí)，極易和各種金屬離子置換生成疏松的置換膜，也極易遭受鍍液中的Cl—等陰離子的腐蝕。此外，對(duì)于鎂鋰合金來(lái)說(shuō)，其電極電位極低，更容易被腐蝕，因此不適合常規(guī)的電鍍方法。但電鍍法由于其成本低廉、穩(wěn)定性好、容易操作，且易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而成為各種合金表面處理方法應(yīng)用中最為普通的方法之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種在工序簡(jiǎn)化的前提下還不影響其鍍層結(jié)合力，不僅能提高鍍層制備的速度，而且使鎂鋰合金的耐腐蝕性得到提高的鎂鋰合金表面電鍍鎳方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]先對(duì)鎂鋰合金進(jìn)行浸鋅再電鍍鎳，所述浸鋅在如下溶液中進(jìn)行:焦磷酸鉀120-180g/L、碳酸鈉3-8g/L、氟化鈉2_6g/L、硫酸鋅30_50g/L ;所述電鍍鎳的電鍍液配方為:硫酸鎳220-280g/L、氯化鎳16-22g/L、磷酸氫二鉀20_60g/L、硼酸25_45g/L、香草醛0.07-0.13g/L、檸檬酸鈉 100-130g/L、十二烷基硫酸鈉 0.07-0.13g/L、植酸 0.07-0.13g/L，電鍍溫度為45~70°C，電流密度I~2A/dm2，pH值為6.5~7.5，電鍍時(shí)間為30~50min。
[0008]在進(jìn)行浸鋅之前先對(duì)鎂鋰合金進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括如下步驟:
[0009]打磨:將鎂鋰合金用600#到2000#砂紙進(jìn)行打磨，打磨過(guò)程中用蒸餾水頻繁清洗，然后進(jìn)行超聲清洗，隨后用冷風(fēng)吹干；
[0010]堿洗:稱(chēng)量1.5g NaOH,0.5g Na3PO4.12Η20、0.5g Na2SiO3 放入 50ml 的蒸餾水中，攪拌后放入55°C的水浴鍋 中，再將打磨好的鎂鋰合金放入其中，IOmin后取入放入蒸餾水中清洗，并且在清洗的過(guò)程中用到超聲；
[0011]酸洗:稱(chēng)量9g CrO3、2g Fe (NO3) 2、0.2g NaF放入50ml蒸餾水中，攪拌后，將鎂鋰合金放入其中，室溫下，超聲進(jìn)行酸洗，到表面產(chǎn)生均勻氣泡為止，酸洗后立即用蒸餾水中超
聲清洗；
[0012]活化:量取IOml磷酸，稱(chēng)量5g NH4HF2放入50ml蒸餾水中，攪拌至其溶解后將鎂鋰合金放入其中，至表面產(chǎn)生均勻氣泡，取出后，在室溫下，超聲進(jìn)行活化，活化后，放入蒸餾水中超聲清洗。
[0013]本發(fā)明研究出針對(duì)鎂鋰合金的特殊鍍液，從而實(shí)現(xiàn)了在鎂鋰合金表面電鍍鎳的工藝。
[0014]本發(fā)明采用電鍍的方法在鎂鋰合金表面電鍍鎳，采用常規(guī)的鎂鋰合金表面前處理工藝，經(jīng)過(guò)浸鋅工藝打底，再進(jìn)行電鍍鎳的工藝，在電鍍液中還選取磷酸氫二鉀、檸檬酸鈉、植酸等作為添加劑，在工序簡(jiǎn)化的前提下，還不影響其鍍層結(jié)合力，不僅提高了鍍層制備的速度，而且使鎂鋰合金的耐腐蝕性得到了提高，其強(qiáng)度、硬度等性能也都得以提高，同時(shí)加入香草醛作為光亮劑的鎳鍍層還可以使鎂鋰合金表面得到美化。并且，本發(fā)明以硫酸鎳作為主鹽，不僅實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好，而且無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)排放物，屬環(huán)保工藝、環(huán)境友好。此發(fā)明有效地提高了鎂鋰合金的耐腐蝕性能，降低成本，操作簡(jiǎn)單，可以批量化生產(chǎn)，為解決鎂鋰合金不能廣泛應(yīng)用的問(wèn)題提供了一種新思路，從而可以使鎂鋰合金產(chǎn)業(yè)更好的發(fā)展。
[0015]本發(fā)明所具有的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和有益效果:
[0016](I)本發(fā)明經(jīng)過(guò)浸鋅打底，再進(jìn)行電鍍鎳，僅一層打底，就可以在鎂鋰合金表面進(jìn)行電鍍鎳工藝，工序簡(jiǎn)化。
[0017](2)本發(fā)明通過(guò)添加磷酸氫二鉀、檸檬酸鈉、十二烷基硫酸鈉等特殊添加劑，在其工序簡(jiǎn)化的前提下，沒(méi)有影響鍍層的結(jié)合力，鍍層完整、致密，其耐腐蝕性、硬度、強(qiáng)度等，也均得到了提高。
[0018](3)本發(fā)明在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用硫酸鎳作為主鹽，相比于化學(xué)鍍鎳的堿式碳酸鎳或醋酸鎳，不僅實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好，而且無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)排放物，屬環(huán)保工藝、環(huán)境友好。
[0019](4)本發(fā)明采用香草醛作為光亮劑，得到了一層致密、光亮、銀白色的鎳鍍層，此鍍層經(jīng)過(guò)鹽霧實(shí)驗(yàn)和熱震法處理后，鍍層依然完好，表明此鎳鍍層與基體結(jié)合牢固，而耐腐蝕性能得到了提高，因此，可以使鎂鋰合金更好的得到應(yīng)用。
[0020](5)本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單、參數(shù)易于控制，成本低，成品率高，節(jié)能，方便批量生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于工藝生產(chǎn)中，應(yīng)用前景好。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1實(shí)施例1中鎂鋰合金表面鎳鍍層的組織掃描照片。
[0022]圖2實(shí)施例1中鎂鋰合金截面圖。
[0023]圖3為實(shí)施例1中的能譜照片。
[0024] 圖4為實(shí)施I中的XRD照片。
[0025]圖5為基體與實(shí)施I中試樣的塔菲爾曲線(xiàn)，A為鎂鋰合金基體，B為鎳鍍層試樣?！揪唧w實(shí)施方式】[0026]以下通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細(xì)描述:
[0027]實(shí)施例1 (此實(shí)施例為最佳方案):
[0028]浸鋅配方為:焦磷酸鉀130g/L，碳酸鈉4g/L，氟化鈉3g/L，硫酸鋅35g/L ；電鍍液配方為:硫酸鎳230g/L ;氯化鎳18g/L ;磷酸氫二鉀36g/L ;硼酸33g/L ;香草醛0.08g/L ;檸檬酸鈉100g/L ;十二烷基硫酸鈉0.08g/L ;植酸0.09g/L ；電鍍溫度為50°C ；電流密度IA/dm2 ;pH值為6.5 ;電鍍時(shí)間為30min。
[0029]電鍍鎳工藝具體步驟:
[0030]打磨:將試樣用600#到2000#砂紙進(jìn)行打磨，打磨過(guò)程中用蒸餾水頻繁清洗，然后
進(jìn)行超聲清洗，隨后用冷風(fēng)吹干。
[0031]堿洗:稱(chēng)量1.5g NaOH,0.5g Na3PO4.12Η20、0.5g Na2SiO3放入50ml 的蒸餾水中，攪拌后放入55°C的水浴鍋中，再將打磨好的試樣放入其中，IOmin后取入放入蒸餾水中清洗，并且在清洗的過(guò)程中用到超聲。[0032]酸洗:稱(chēng)量9g CrO3、2g Fe (NO3) 2> 0.2g NaF放入50ml蒸餾水中，攪拌后，將試樣放入其中，室溫下，超聲進(jìn)行酸洗，到表面產(chǎn)生均勻氣泡為止，酸洗后立即用蒸餾水中超聲清洗。
[0033]活化:量取IOml磷酸，稱(chēng)量5g NH4HF2放入50ml蒸餾水中，攪拌至其溶解后將試樣放入其中，室溫下，超聲進(jìn)行活化，時(shí)間不超過(guò)10s，活化后，放入蒸餾水中超聲清洗。
[0034]浸鋅:焦磷酸鉀130g/L，碳酸鈉4g/L，氟化鈉3g/L，硫酸鋅35g/L，將其放入55°C水浴鍋中，20min后取出，放入蒸餾水中超聲清洗，冷風(fēng)吹干。
[0035]鍍鎳:硫酸鎳230g/L ;氯化鎳18g/L ;磷酸氫二鉀36g/L ;硼酸33g/L ;香草醛
0.08g/L ;檸檬酸鈉100g/L ;十二烷基硫酸鈉0.08g/L ;植酸0.09g/L,攪拌，調(diào)節(jié)pH為
6.5~7.5，將其放入55°C水浴鍋中，調(diào)節(jié)電源的電壓和電流，使電壓為2~4V，電流為I~2A/dm2，將試樣接陰極，鎳片接陽(yáng)極，打開(kāi)輸出開(kāi)關(guān)，30~50min后取出試樣，用蒸餾水清洗后吹干。
[0036]本實(shí)施例所得的鎂鋰合金表面的鎳鍍層具有如下特征:
[0037](I)該條件下所得到的鎳鍍層在通過(guò)掃描電鏡進(jìn)行微觀(guān)觀(guān)察，表面均勻致密，沒(méi)有裂紋和缺陷。參見(jiàn)附圖1。
[0038](2)該條件下的截面圖清晰可見(jiàn)浸鋅層、鍍鎳層，參見(jiàn)附圖2。
[0039](2)該條件下的能譜表征，參見(jiàn)附圖3。
[0040](3)該條件下的XRD表征，參見(jiàn)附圖4。
[0041](4)該條件下試樣與基體的塔菲爾極化曲線(xiàn)對(duì)比，參見(jiàn)附圖5，其中，A為鎂鋰合金基體，B為鎳鍍層試樣。
[0042]實(shí)施例2:
[0043]浸鋅配方為:焦磷酸鉀140g/L,碳酸鈉6g/L,氟化鈉5g/L,硫酸鋅45g/L ;電鍍液配方為:硫酸鎳260g/L ;氯化鎳22g/L ;磷酸氫二鉀50g/L ;硼酸29g/L ;香草醛0.12g/L ;檸檬酸鈉125g/L ;十二烷基硫酸鈉0.07g/L ;植酸0.13g/L ;電鍍溫度為55°C ;電流密度IA/dm2 ;pH值為6.5 ;電鍍時(shí)間為40min。
[0044]電鍍鎳工藝具體步驟同實(shí)施例1，條件需要修改的是電鍍鎳的溫度為55°C，并且施鍍時(shí)間為40min。[0045]本實(shí)施例所得的鎂鋰合金表面的鎳鍍層從微觀(guān)上觀(guān)察鎳鍍層表面均均勻致密，無(wú)明顯缺陷。
[0046]實(shí)施例3:
[0047]浸鋅配方為:焦磷酸鉀125g/L，碳酸鈉5g/L，氟化鈉4g/L，硫酸鋅45g/L ；電鍍液配方為:硫酸鎳255g/L ;氯化鎳22g/L ;磷酸氫二鉀40g/L ;硼酸28g/L ;香草醛0.lg/L ;檸檬酸鈉125g/L ;十二烷基硫酸鈉0.08g/L ;植酸0.08g/L ；電鍍溫度為55°C ；電流密度2A/dm2 ;pH值為6.5 ;電鍍時(shí)間為40min。
[0048]電鍍鎳工藝具體步驟同實(shí)施例1，此實(shí)施例中電鍍鎳的時(shí)間為40min，電鍍溫度為55°C，電流調(diào)節(jié)到2A/dm2。
[0049]本實(shí)施例所得的鎂鋰合金表面的鎳鍍層從微觀(guān)上觀(guān)察鎳鍍層表面均均勻致密，無(wú)明顯缺陷。
[0050]實(shí)施例4:
[0051]浸鋅配方為:焦磷酸鉀150g/L，碳酸鈉4.5g/L，氟化鈉4.5g/L，硫酸鋅48g/L ；電鍍液配方為:硫酸鎳270g/L ;氯化鎳20g/L ;磷酸氫二鉀35g/L ;硼酸45g/L ;香草醛0.Hg/L ;檸檬酸鈉110g/L ;十二烷基硫酸鈉0.9g/L ;植酸0.13g/L ；電鍍溫度為55°C ；電流密度2A/dm2 ;pH值為6.5 ;電鍍時(shí)間為30min。
[0052]電鍍鎳工藝具體步驟同實(shí)施例1，但在此實(shí)施例中電鍍條件為:在55 °C下進(jìn)行電鍍，電流調(diào)節(jié)到2A/dm2，電鍍時(shí)間為30min.[0053]本實(shí)施例所得的鎂鋰合金表面的鎳鍍層從微觀(guān)上觀(guān)察鎳鍍層表面均均勻致密，無(wú)明顯缺陷。
【權(quán)利要求】
1.一種鎂鋰合金表面電鍍鎳方法，其特征是:先對(duì)鎂鋰合金進(jìn)行浸鋅再電鍍鎳，所述浸鋅在如下溶液中進(jìn)行:焦磷酸鉀120-180g/L、碳酸鈉3-8g/L、氟化鈉2_6g/L、硫酸鋅30-50g/L ;所述電鍍鎳的電鍍液配方為:硫酸鎳220-280g/L、氯化鎳16_22g/L、磷酸氫二鉀20-60g/L、硼酸25-45g/L、香草醛0.07-0.13g/L、檸檬酸鈉100_130g/L、十二烷基硫酸鈉0.07-0.13g/L、植酸0.07-0.13g/L，電鍍溫度為45~70°C，電流密度I~2A/dm2，pH值為6.5~7.5，電鍍時(shí)間為30~50min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鋰合金表面電鍍鎳方法，其特征是在進(jìn)行浸鋅之前先對(duì)鎂鋰合金進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括如下步驟: 打磨:將鎂鋰合金用600#到2000#砂紙進(jìn)行打磨，打磨過(guò)程中用蒸餾水頻繁清洗，然后進(jìn)行超聲清洗，隨后用冷風(fēng)吹干； 堿洗:稱(chēng)量 1.5g NaOH,0.5g Na3PO4.12Η20、0.5g Na2SiO3放入 50ml 的蒸餾水中，攪拌后放入55°C的水浴鍋中，再將打磨好的鎂鋰合金放入其中，IOmin后取入放入蒸餾水中清洗，并且在清洗的過(guò)程中用到超聲； 酸洗:稱(chēng)量9g Cr03、2g Fe (N03)2>0.2g NaF放入50ml蒸餾水中，攪拌后，將鎂鋰合金放入其中，室溫下，超聲進(jìn)行酸洗，到表面產(chǎn)生均勻氣泡為止，酸洗后立即用蒸餾水中超聲清洗； 活化:量取IOml磷酸，稱(chēng)量5g NH4HF2放入50ml蒸餾水中，攪拌至其溶解后將鎂鋰合金放入其中，至表面產(chǎn)生均勻氣泡，取出后，在室溫下，超聲進(jìn)行活化，活化后，放入蒸餾水中超聲清洗。
【文檔編號(hào)】C25D5/42GK103898563SQ201410105351
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】巫瑞智, 裴迪, 張密林 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)