專利名稱：化學(xué)鍍鎳溶液和以其制備鍍鎳層的方法及鋁合金輪轂鍍層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)鍍鎳溶液及以該化學(xué)鍍鎳溶液制備化學(xué)鍍鎳層的方法和由以該化學(xué)鍍鎳溶液制備的鍍鎳層組成的鋁合金輪轂鍍層。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70～80年代鋁合金輪轂由于具有重量輕、導(dǎo)熱性好、加工性好和易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造思維的特點(diǎn)，因此逐步取代鋼鐵輪轂，并獲得了飛速發(fā)展。鋁輪轂最常采用的表面處理技術(shù)是噴漆。隨著人們生活水平的不斷提高，電鍍鋁輪轂以其外觀光亮、華貴和耐蝕性好的特點(diǎn)，獲得了越來越多的市場需求。目前全球電鍍鋁輪轂生產(chǎn)廠商，采用的工藝大多是電鍍預(yù)鍍鎳(兩次)、電鍍酸銅、三層鎳、鎳封和亮鉻。由于輪轂形狀的復(fù)雜性，電鍍鎳預(yù)鍍層厚度分布非常不均勻，電流密度低處鍍層薄、不亮，預(yù)鍍后需拋光處理，因此電鍍鋁輪轂?zāi)臀g性和產(chǎn)品合格率較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決目前鋁合金輪轂鍍層不能滿足高耐蝕性(醋酸加速鹽霧試驗(yàn)-CASS試驗(yàn)88小時(shí))的需要，提供一種化學(xué)鍍鎳溶液和以其制備鍍鎳層的方法及鋁合金輪轂鍍層。本發(fā)明的化學(xué)鍍鎳溶液由以下成分組成5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～45g/l配位體、0～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑。以化學(xué)鍍鎳溶液制備化學(xué)鍍鎳層的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的a、配制由以下成分組成的化學(xué)鍍鎳溶液5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/lNaH2PO2·H2O、10～45g/l配位體、0～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑，調(diào)節(jié)pH為4.3～7.3；b、將經(jīng)過處理的鋁合金輪轂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的條件下進(jìn)行施鍍20～30min，得到化學(xué)鍍鎳層。由以該化學(xué)鍍鎳溶液制備的鍍鎳層組成的鋁合金輪轂鍍層包括電鍍預(yù)鍍鎳層、電鍍酸銅層、三層鎳、鎳封層和亮鉻層，它還包括化學(xué)鍍鎳層，化學(xué)鍍鎳層位于鋁合金輪轂鍍層的預(yù)鍍層或中間層，所述化學(xué)鍍鎳層是這樣獲得的a、配制由以下成分組成的化學(xué)鍍鎳溶液5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～45g/l配位體、0～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑，調(diào)節(jié)pH為4.3～7.3；b、將經(jīng)過處理的鋁合金輪轂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的條件下施鍍20～30min，得到化學(xué)鍍鎳層。本發(fā)明的鋁合金輪轂高耐蝕性鍍層是在傳統(tǒng)的電鍍預(yù)鍍鎳(兩次)，電鍍酸銅、三層鎳、鎳封和亮鉻的工藝基礎(chǔ)上，加入了化學(xué)鍍鎳層?；瘜W(xué)鍍鎳層可以是預(yù)鍍層，也可以是中間層，其中化學(xué)鍍鎳溶液為中性或酸性溶液，由于鋁是兩性金屬，比較活潑，在化學(xué)鍍鎳溶液中，易發(fā)生浸蝕反應(yīng)，導(dǎo)致鍍層結(jié)合力下降，甚至起泡和剝離。如果EN溶液中含有SO42-離子和Cl-離子，那么它的浸蝕性就會(huì)增加，同時(shí)Cl-離子的積累增大了鍍層的拉應(yīng)力并降低鍍層的耐蝕性，并且Cl-離子和SO42-離子的積累，降低了Ni2+和H2PO22-的擴(kuò)散速度，因而降低了鍍液的沉積速度。本發(fā)明的化學(xué)鍍鎳溶液中不含有Cl-離子和SO42-離子。本發(fā)明只需在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)，就可實(shí)施，獲得的鍍層耐蝕性大大提高，CASS試驗(yàn)88h以上。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的化學(xué)鍍鎳溶液由以下成分組成5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～45g/l配位體、0～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑。所述配位體為乳酸、檸檬酸、甘氨酸、丁二酸、羥基乙酸、丙酸、蘋果酸、戊二酸、三乙醇銨、氯化銨中的一種或幾種的混合物；所述磷抑制劑為硫酸銨、氯化銨、鎢酸鈉中的一種或幾種的混合物；所述緩沖劑為乙酸鈉、丙酸鈉、硼酸中的一種或幾種的混合物。所述Ni2+以碳酸鎳或堿式碳酸鎳的形式加入。
具體實(shí)施例方式
二本實(shí)施方式的酸性化學(xué)鍍鎳溶液由以下成分組成5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～25g/l 1#配位體、10～20g/l2#配位體、5～30g/l緩沖劑。所述1#配位體為乳酸、檸檬酸、甘氨酸、丁二酸、羥基乙酸中的一種或幾種的混合物；所述2#配位體為丙酸、蘋果酸、丁二酸、戊二酸中的一種或幾種的混合物；所述緩沖劑為乙酸鈉、丙酸鈉、硼酸中的一種或幾種的混合物。
具體實(shí)施例方式
三本實(shí)施方式的酸性化學(xué)鍍鎳溶液由以下成分組成5.8g/l NiCO3、28g/l NaH2PO2·H2O、18g/l甘氨酸、15g/l戊二酸、20g/l乙酸鈉。
具體實(shí)施例方式
四本實(shí)施方式的中性化學(xué)鍍鎳溶液由以下成分組成5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～25g/l配位體、10～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑。所述配位體為乳酸、檸檬酸、丙酸、三乙醇銨、氯化銨中的一種或幾種的混合；所述磷抑制劑為硫酸銨、氯化銨、鎢酸鈉中的一種或幾種的混合；所述緩沖劑為乙酸鈉、丙酸鈉、硼酸中的一種或幾種的混合。
具體實(shí)施例方式
五本實(shí)施方式的中性化學(xué)鍍鎳溶液由以下成分組成5.7g/l Ni2+、26g/l NaH2PO2·H2O、20g/l三乙醇銨、15g/l硫酸銨、15g/l丙酸鈉。
具體實(shí)施例方式
六本實(shí)施方式的以化學(xué)鍍鎳溶液制備鍍鎳層的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的a、配制由以下成分組成的化學(xué)鍍鎳溶液5.6～6.0g/l NiCO3、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～45g/l配位體、0～20g/磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑，調(diào)節(jié)pH為4.3～7.3；b、將經(jīng)過處理的鋁合金輪轂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的條件下施鍍20～30min，得到化學(xué)鍍鎳層。
具體實(shí)施例方式
七本實(shí)施方式的以酸性化學(xué)鍍鎳溶液制備鍍鎳層的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的a、配制由以下成分組成的酸性化學(xué)鍍鎳溶液5.6～6.0g/lNi2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～25g/l 1#配位體、10～20g/l 2#配位體、5～30g/l緩沖劑，調(diào)節(jié)pH為4.3～4.9；b、將經(jīng)過處理的鋁合金輪轂浸于上述溶液中，在88±2℃的條件下施鍍20～30min，得到化學(xué)鍍鎳層。
具體實(shí)施例方式
八本實(shí)施方式的以中性化學(xué)鍍鎳溶液制備鍍鎳層的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的a、配制由以下成分組成的中性化學(xué)鍍鎳溶液5.6～6.0g/lNi2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～25g/l配位體、10～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑，調(diào)節(jié)pH為6.8～7.3；b、將經(jīng)過處理的鋁合金輪轂浸于上述溶液中，在78±2℃的條件下施鍍20～30min，得到化學(xué)鍍鎳層。
具體實(shí)施例方式
九本實(shí)施方式的由以該化學(xué)鍍鎳溶液制備的鍍鎳層組成的鋁合金輪轂鍍層包括電鍍預(yù)鍍鎳層、電鍍酸銅層、三層鎳、鎳封層和亮鉻層，它還包括化學(xué)鍍鎳層，化學(xué)鍍鎳層位于鋁合金輪轂鍍層的預(yù)鍍層或中間層，所述化學(xué)鍍鎳層是這樣獲得的a、配制由以下成分組成的化學(xué)鍍鎳溶液5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～45g/l配位體、0～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑，調(diào)節(jié)pH為4.3～7.3；b、將經(jīng)過處理的鋁合金輪轂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的條件下施鍍20～30min，得到化學(xué)鍍鎳層。
具體實(shí)施例方式
十本實(shí)施方式是這樣實(shí)現(xiàn)的對于窗口深度為28cm的鑄造鋁合金輪轂，采用中性低溫化學(xué)鍍鎳→電鍍酸銅→暗鎳→半光亮鎳→亮鎳→鎳封→裝飾鉻施鍍500只，傳統(tǒng)工藝施鍍(電預(yù)鍍鎳沒有采用象形陽極)10只。結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)工藝方法，無法獲得完整的預(yù)鍍層，而采用本實(shí)施方式可以獲得完整、光亮和均勻的鍍層，不同鋁輪轂鍍層合格率和耐蝕性結(jié)果見表1。
表1

具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式是這樣實(shí)現(xiàn)的對于窗口深度為12cm的鑄造鋁合金輪轂，采用中性低溫化學(xué)鍍鎳→電鍍酸銅→暗鎳→半光亮鎳→亮鎳→鎳封→裝飾鉻(方法1)和傳統(tǒng)電鍍方法各施鍍500只輪轂。表2為窗口深度為12cm的鑄造鋁合金輪轂，采用不同預(yù)鍍工藝的施鍍時(shí)間和預(yù)鍍層的厚度分布，輪轂不同部位鍍層厚度采用電解法測量。鍍層耐蝕性見表3，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知方法1的化學(xué)預(yù)鍍鎳具有傳統(tǒng)電預(yù)鍍鎳無法比擬的均勻性。這是由于化學(xué)預(yù)鍍鎳與電鍍鎳預(yù)鍍層相比，不存在由于電流密度分布不均勻，而帶來的厚度分布的不均勻性。由于電鍍鎳預(yù)鍍層最大厚度相差20μm以上，因此電鍍鎳預(yù)鍍層整體表現(xiàn)出較差的防護(hù)性。
表2

表3不同鋁輪轂鍍層合格率和耐蝕性

具體實(shí)施例方式
十二本實(shí)施方式是這樣實(shí)現(xiàn)的對于窗口深度為12cm的鑄造鋁合金輪轂，采用電鍍瓦特鎳→酸性化學(xué)鍍鎳→電鍍瓦特鎳→電鍍酸銅→半光亮鎳→亮鎳→鎳封→裝飾鉻(方法2)和傳統(tǒng)電鍍方法各施鍍100只輪轂，不同鋁輪轂鍍層合格率和耐蝕性試驗(yàn)結(jié)果見表4，采用方法2在電預(yù)鍍鎳后實(shí)施酸性化學(xué)鍍鎳，獲得的鋁合金輪轂鍍層耐蝕性較好。
表4

具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式是這樣實(shí)現(xiàn)的對于窗口深度為12cm的鑄造鋁合金輪轂，采用電鍍瓦特鎳→電鍍酸銅→酸性化學(xué)鍍鎳→暗鎳→半光亮鎳→亮鎳→鎳封→裝飾鉻(方法3)和傳統(tǒng)電鍍方法各施鍍100只輪轂，試驗(yàn)結(jié)果見表5，采用方法3在電鍍酸銅后實(shí)施酸性化學(xué)鍍鎳，獲得的鋁合金輪轂鍍層耐蝕性較好。
表5

具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式是這樣實(shí)現(xiàn)的對于窗口深度為12cm的鑄造鋁合金輪轂，采用中性低溫化學(xué)鍍鎳→電鍍瓦特鎳→酸性化學(xué)鍍鎳(中磷或高磷)→電鍍鎳→電鍍堿性鍍銅→電鍍酸銅→半光亮鎳→全光亮鎳→裝飾鉻(方法4)和傳統(tǒng)電鍍方法各施鍍100只輪轂，試驗(yàn)結(jié)果見表6，采用方法4在電鍍酸銅后實(shí)施酸性化學(xué)鍍鎳，獲得的鋁合金輪轂鍍層耐蝕性較好。
表6

權(quán)利要求
1.化學(xué)鍍鎳溶液，其特征在于它由以下成分組成5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～45g/l配位體、0～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍鎳溶液，其特征在于所述配位體為乳酸、檸檬酸、甘氨酸、丁二酸、羥基乙酸、丙酸、蘋果酸、戊二酸、三乙醇銨、氯化銨中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍鎳溶液，其特征在于所述磷抑制劑為硫酸銨、氯化銨、鎢酸鈉中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍鎳溶液，其特征在于所述緩沖劑為乙酸鈉、丙酸鈉、硼酸中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍鎳溶液，其特征在于它由以下成分組成5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～25g/l 1#配位體、10～20g/l 2#配位體、5～30g/l緩沖劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍鎳溶液，其特征在于它由以下成分組成5.8g/l NiCO3、28g/l NaH2PO2·H2O、18g/l甘氨酸、15g/l戊二酸、20g/l乙酸鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍鎳溶液，其特征在于它由以下成分組成5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～25g/l配位體、10～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍鎳溶液，其特征在于它由以下成分組成5.7g/l NiCO3、2g/l NaH2PO2·H2O、20g/l三乙醇銨、15g/l硫酸銨、15g/l丙酸鈉。
9.以根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍鎳溶液制備鍍鎳層的方法，其特征在于它是這樣實(shí)現(xiàn)的a、配制由以下成分組成的化學(xué)鍍鎳溶液5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～45g/l配位體、0～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑，調(diào)節(jié)pH為4.3～7.3；b、將經(jīng)過處理的鋁合金輪轂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的條件下施鍍20～30min，得到化學(xué)鍍鎳層。
10.由以權(quán)利要求9所述的化學(xué)鍍鎳溶液制備的鍍鎳層組成的鋁合金輪轂鍍層，它包括電鍍預(yù)鍍鎳層、電鍍酸銅層、三層鎳、鎳封層和亮鉻層，其特征在于它還包括化學(xué)鍍鎳層，化學(xué)鍍鎳層位于鋁合金輪轂鍍層的預(yù)鍍層或中間層，所述化學(xué)鍍鎳層是這樣獲得的a、配制由以下成分組成的化學(xué)鍍鎳溶液5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～45g/l配位體、0～20g/l磷抑制劑、5～30g/l緩沖劑，調(diào)節(jié)pH為4.3～7.3；b、將經(jīng)過處理的鋁合金輪轂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的條件下施鍍20～30min，得到化學(xué)鍍鎳層。
全文摘要
化學(xué)鍍鎳溶液和以其制備鍍鎳層的方法及鋁合金輪轂鍍層，它涉及一種化學(xué)鍍鎳溶液、以該化學(xué)鍍鎳溶液制備鍍鎳層的方法及由以該化學(xué)鍍鎳溶液制備的鍍鎳層組成的鋁合金輪轂鍍層。本發(fā)明的化學(xué)鍍鎳溶液由5.6～6.0g/l Ni
文檔編號C23C18/32GK1614087SQ20041004392
公開日2005年5月11日 申請日期2004年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月11日
發(fā)明者胡信國, 戴長松, 王殿龍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)