專利名稱：在鎂合金表面無氰無氟沉積鋅及鋅鎳合金的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及金屬材料表面的處理方法，特別是涉及一種對鎂合金表面 進行電鍍(電沉積)的處理方法。
背景技術(shù)：
鎂是結(jié)構(gòu)材料中最輕的金屬，比重約為鋁的2/3，鐵的1/4，其比強度 高、剛性佳，是一種近年來倍受青睞的“超金屬”。另外它還具有良好的電磁屏蔽性能、低溫 性能、吸震性及優(yōu)越的機械加工性能，被譽為“21世紀綠色工程金屬”，最富開發(fā)和應用潛力 的“綠色材料”，現(xiàn)正廣泛地應用于汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、3C產(chǎn)業(yè)等領域。但鎂合金卻存 在著耐蝕性差、表面硬度低的問題，因而限制了它更廣泛的應用。為此，對鎂合金表面處理 以及如何提高鎂合金的耐蝕性能，已成為當今材料發(fā)展的重要研究課題。目前，國內(nèi)外鎂合 金表面處理的方法主要有化學鍍、陽極氧化及等離子微弧陽極氧化、化學轉(zhuǎn)化膜、電鍍、激 光表面處理等方法。鎂及其合金是被認為最難于電鍍的金屬之一，在電鍍過程中，由于鎂的 化學活性和氧的親和力，氧化鎂會在其表面瞬間形成氧化膜，這層氧化膜的存在阻止了金 屬之間的結(jié)合，而且鎂及鎂合金在鍍液中與其它金屬離子置換反應強烈，導致結(jié)合松散，兩 者結(jié)果都會使鍍層結(jié)合力不好，并產(chǎn)生起泡、脫皮等不良現(xiàn)象，不能對鎂合金表面起到強化 作用。為了增加結(jié)合力實現(xiàn)良好的電鍍效果，并提高耐蝕性，現(xiàn)有的鎂及鎂合金電鍍工藝均 使用含氰或含氟的電鍍液，該鍍液中的氰與氟，尤其是氰為有毒有害化學物質(zhì)，對生態(tài)環(huán)境 和人類健康均帶來不同程度的危害，而且一般只能夠鍍單一的金屬層。到目前為止，國內(nèi)外 報道對鎂合金電沉積鋅、鎳、銅等的方法制備鍍層，這些方法都存在著基體結(jié)合不牢、鍍液 中含有氰化物等環(huán)境污染物的問題急待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在鎂合金表面無氰無氟沉積鋅及鋅鎳合金 的方法，主要是解決利用現(xiàn)有方法在鎂合金表面電沉積鋅及鋅鎳合金鍍層存在的鍍層與基 體結(jié)合力不牢，耐蝕性差和鍍液中含有毒有害物質(zhì)，污染環(huán)境、危害健康的問題。本發(fā)明的方法是由配制鍍液、對鎂合金進行前處理、沉積過渡層、水洗、沉積鋅鎳 合金層的工藝步驟組成，其中沉積過渡層與雙金屬層是采用數(shù)控雙脈沖供電，且在單脈沖 沉積方式下進行。采取單脈沖方式沉積時，其頻率為50 2000HZ ；占空比10% 80% ；電流密度 0. 5 6A/dm2 ；鍍液溫度30 70°C ；反應時間5 60min。采取單脈沖方式沉積時，其頻率可為100 1600HZ ；占空比15% 65% ；電流密 度1 5A/dm2 ；鍍液溫度38 65°C ；反應時間10 50min。由于本發(fā)明采取了將鎂合金經(jīng)前處理后，在其表面以單脈沖方式電沉積鋅過渡 層，從而避免了使用含氰含氟鍍液，減少了環(huán)境污染，適應了社會需求。而且其表面光滑、平 整，有效克服了起泡、脫皮的不良現(xiàn)象，進而再電沉積鋅鎳合金，明顯改善了鋅鎳合金鍍層 與鎂合金基體的結(jié)合強度，顯著提高了鎂合金的耐蝕性能。同時發(fā)揮了鋅鎳合金鍍層的獨 特特點，更加拓寬了鎂及鎂合金的應用范圍。使其在合資生產(chǎn)進口汽車、航空航天、煤礦井 下液壓支柱(架)、五金工具、其它軍工產(chǎn)品以及機械產(chǎn)品(如電纜、橋架)等方面發(fā)揮更大 的優(yōu)勢。以單脈沖在鎂合金表面沉積鋅為過渡層，并在其表面電沉積鋅鎳合金鍍層的方法 實屬首創(chuàng)，它與現(xiàn)有技術(shù)相比具有突出的實質(zhì)性特點與顯著的進步。并且鋅鎳合金是一種具有較大潛力的涂層材料，含鎳量為10 15%的鋅鎳合金鍍層在工業(yè)大氣和海洋性大氣 中，其耐蝕性是純鋅層的3 6倍與鎘鍍層相當，甚至優(yōu)于鍍鋁層。由本發(fā)明可清楚表明 鎂合金的低耐蝕性完全可通過電沉積鋅鎳合金加以解決。本發(fā)明的方法，使得鋅鎳合金鍍 層與鎂合金基體結(jié)合牢固、表面光亮、耐蝕性強、產(chǎn)品性能穩(wěn)定。與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著 的優(yōu)越性。與此同時，本發(fā)明還具有發(fā)明構(gòu)思新穎、方法簡便易行、適合大力推廣等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明的鋅過渡層的表面形貌圖(SEM)；圖3為本發(fā)明制備出鋅鎳合金的表面形貌圖(SEM)。
具體實施例方式由圖1所示的本發(fā)明的方法是由配制鍍液1、前處理2、沉積過渡層 3、水洗4、沉積鋅鎳合金層5的工藝步驟組成。首先是配制鍍液1，本發(fā)明需配制鋅酸鹽鍍 鋅液和堿性鋅鎳合金鍍液兩種。鋅酸鹽鍍鋅液；其主要成分是氧化鋅5 15g/L、氫氧化鈉 80 120g/L、三乙醇胺5 50ml/L、添加劑DE1 10ml/L、余量為水混合配制。堿性鋅鎳 合金鍍液；其主要成分是氧化鋅5 20g/L、氫氧化鈉60 150g/L、酒石酸鉀鈉5 30g/ L、三乙醇胺20 60ml/L、硫酸鎳4 45g/L、茴香醛0. 1 5ml/L、余量為水混合配制。兩 種鍍液配好后放入鍍槽并置于恒溫水浴中使鍍液溫度保持在30 70°C之間待用。前處理 2，是將鎂合金打磨光滑、超聲波除油、堿洗、酸洗、活化、浸鋅(各步間水洗)完成。沉積過 渡層3是將經(jīng)前處理2處理后的鎂合金置于鍍槽中作為負極，純鋅板為正極，電鍍溫度控制 在45°C，采用數(shù)控雙脈沖電源供電，且在單脈沖沉積方式下進行沉積。其頻率為500HZ，占 空比20%，電源電流密度2. 5A/dm2，反應時間20min。取出經(jīng)沉積過渡層3后的鎂合金進行 水洗4。沉積鋅鎳合金層(即雙金屬層)5是將經(jīng)水洗4步驟處理的鎂合金置于堿性鋅鎳 合金鍍液中，鎂合金作為負極，純鎳板作為正極，仍采用數(shù)控雙脈沖電源供電，在單脈沖或 直流方式下進行沉積。電鍍溫度控制在40°C，其頻率為333HZ，占空比30%，電源電流密度 5A/dm2，反應30min即可。圖2、圖3為本實施方式得到的膜層，表面光滑、結(jié)晶細致。為了表明由本發(fā)明的方法制備的鎂合金鋅鎳合金鍍層的實際效果，我們作了劃痕 試驗與熱振試驗，試驗結(jié)果均無起皮和脫落。鍍層與鎂合金基體結(jié)合良好。與此同時，還作 了動電位極化曲線和鍍層的Tafel曲線，從實驗的結(jié)果證明，其自腐蝕電流達10_6，是純鋅 層的6倍以上。本發(fā)明確實對提高鎂合金耐蝕性方面具有相當顯著的積極效果。
4 圖2為本發(fā)明制備出鋅鎳合金的表面形貌圖(SEM)為了表明由本發(fā)明的方法制備的鎂合金鋅鎳合金鍍層的實際效果，我們作了劃痕 試驗與熱振試驗，試驗結(jié)果均無起皮和脫落。鍍層與鎂合金基體結(jié)合良好。與此同時，還作 了動電位極化曲線和鍍層的Tafel曲線，從實驗的結(jié)果證明，其自腐蝕電流達10_6，是純鋅 層的6倍以上。本發(fā)明確實對提高鎂合金耐蝕性方面具有相當顯著的積極效果。
權(quán)利要求
一種在鎂合金表面無氰無氟沉積鋅及鋅鎳合金的方法，其特征在于它是由配制鍍液(1)、前處理(2)、沉積過渡層(3)、水洗(4)、沉積鋅鎳合金層(5)的工藝步驟組成，其沉積過渡層(3)與鋅鎳合金層(5)是采用數(shù)控雙脈沖供電，且在單脈沖沉積方式下制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采取單脈沖方式沉積時，其頻率為50 2000HZ、占空比10% 80%、電流密度0. 5 6A/dm2、鍍液溫度30 70°C、反應時間5 60mino
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采取單脈沖方式沉積時，其頻率可為 100 1600HZ、占空比15% 65%、電流密度1 5A/dm2、鍍液溫度38 65°C、反應時間 10 50mino
全文摘要
本發(fā)明公開了制備金屬涂層中一種在鎂合金表面無氰無氟沉積鋅及鋅鎳合金的方法。該方法由配制鍍液、對鎂合金進行前處理、沉積過渡層、水洗、沉積鋅鎳合金層的工藝步驟組成。其沉積過渡層與鋅鎳合金層是采用數(shù)控雙脈沖供電，在單脈沖沉積方式下制備。利用本發(fā)明在鎂合金表面制備鋅及鋅鎳合金鍍層可避免使用含氰含氟鍍液，減少環(huán)境污染，有效防止起泡、脫皮現(xiàn)象，明顯改善鍍層與基體的結(jié)合強度，顯著提高鎂合金的耐蝕性能。同時又能發(fā)揮鋅鎳合金鍍層的獨特特點，拓寬鎂及鎂合金的應用范圍。并具有構(gòu)思新穎獨特、方法簡便易行、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、表面光滑平整、適合大力推廣等優(yōu)點。
文檔編號C25D3/22GK101857965SQ200910066829
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者常立民, 徐佳琦 申請人:吉林師范大學