一种用于镁合金电镀镍的组合镀液及镁合金表面电镀镍的方法技术

　　本发明专利技术公开了一种用于镁合金电镀镍的组合镍镀液，为以下浓度组分的水溶液，其中，硫酸镍、水溶性氟化物、柠檬酸铵、糖精钠、苯亚磺酸钠、1，4‑丁炔二醇、十二烷基硫酸钠和pH调节剂。此外，本发明专利技术还提供了一种镁合金表面电镀镍的方法，包括对镁合金机械抛光、表面除油、碱洗、酸洗、活化处理、单次或多次化学镀锌以及在所述的组合镍镀液中进行电镀镍处理，得到表面电镀有镍的镁合金。采用本发明专利技术所述的组合镍镀液以及镀镍方法适用于各种镁合金基材，且制得的镀件的基体与镀层结合力更高，耐蚀性能更好，镀件表面平正美观。

　　，具体涉及一种用于镁合金电镀镍的组合镀液，以及采用所述的组合镀液进行镁合金表面镀镍的方法。

　　镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5；镁合金比铝合金轻36％、比锌合金轻73％、比钢轻77％。镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好，并具有非常好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70％和易于回收等优点。镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380。《中国镁合金行业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻》预计2015年，全球镁合金市场为600万吨，年均复合增长率(CAGR)为20％～25％(其中包含了交通工具、3C、航空航天和医药化工领域镁合金的应用)，也被称为“21世纪最具开发和应用潜力的绿色工程材料”。然而，由于镁的电极电位较低，化学活性比较高。镁合金在潮湿的大气含硫环境海洋空气中皆会产生恶劣的电化学腐蚀，这样的情况严重减小了镁合金产品的应用优势，并强烈限制了其应用平台。鉴于镁合金的以上缺陷，在其许多的应用环境下一定要使用耐蚀性能较好的金属或合金作为其保护层。众多周知，镁合金作为基础材料较其他合金更为难镀，故在其表面直接进行电镀或化学镀都相当困难。通过查阅文献可知，DOW公司的浸锌后氰化镀铜打底或直接化学镀工艺用于镁合金表面防护相对来说还是比较成熟。并且DOW公司开发的浸锌工艺流程为：表面处理活化浸锌氰化镀铜化学镀镍磷合金。在此工艺中酸洗过程中存在大量CrO3-对环境污染严重；氰化镀铜打底时，镀液中含有大量的氰化铜等氰化物，无毒害后处理繁杂，且相关文献表明其工艺对铝含量较高的镁合金不适用。而采用化学镀镍磷合金的方式，工艺更简单，镀液中不含氰化物，逐渐受到青睐，但其镀层与基体的结合力不如DOW工艺生产的镀件。镁合金耐蚀性能较差，浸锌后耐蚀性能有所提高，但若浸锌层存在小缺陷、电镀镍过程中溶液体系的pH较低时，容易加速基体腐蚀，故现存技术多选用近中性或碱性电镀镍溶液。例如：《电镀手册第三版》公开了一种柠檬酸盐镀镍方法，配比及方法如下：NiSO4·7H2O120g/L～180g/L柠檬酸钠150g/L～230g/LNiCl2·7H2O10g/L～15g/L硫酸镁(MgSO4)10g/L～20g/LpH6.6～7.0温度35℃～40℃阴极电流密度0.5A/dm2～1.2A/dm2阴极移动18次/min～25次/min该电镀镍电镀镍液配方及工艺制得的镀层孔隙率较高，不能形成有效的耐蚀镍层。另外，《电镀手册第三版》还公开了一种焦磷酸盐镀镍的配方及方法，如下表所示：该电镀镍电镀镍液配方及工艺的镀层较脆，结合力差。再如，现存技术还包含下表的类型电镀镍及工艺：该电镀镍电镀镍液配方及工艺得到的镀层较脆，易烧焦。现有电镀镍配方在镁合金电镀过程中易出现烧焦，孔隙率过高，镀层脆性大等问题，更有配方不能形成有效的耐蚀层。

　　为解决现存技术电镀镍容易烧焦、难于制得的电镀镍等问题，本专利技术提供了一种用于镁合金电镀镍的组合镀液。此外，本专利技术还提供了一种采用所述组合镀液的镁合金表面电镀镍的方法，通过对镁合金进行酸洗、活化、浸锌工艺及电镀镍配方等实施方案来解决以上问题，进而提高镀材镀层与基材的结合性，改善镀件的镀层致密性、提高抗腐蚀和抗老化性能。一种用于镁合金电镀镍的组合镍镀液，为以下浓度组分的水溶液，其中，作为优选，所述的组合镍镀液的pH为5.5～6.5。本专利技术采用所述的具有酸性的组合镍镀液，有利于电镀形成致密的、和基体结合力强、抗腐蚀性强的镀镍层。本专利技术所述的组合镍镀液克服了现存技术人员普遍认知的酸性条件下电镀镍易使基体腐蚀、需在中性或碱性条件下进行的技术误解。作为优选，所述的水溶性氟化物为氟化钾、氟化钠、氟化锂、氟化氢铵中的至少一种。所述的pH调节剂优选为水溶性碱性化合物，作为优选，pH调节剂为氨水。例如，通过氨水调整所述的组合镍镀液的pH为5.5～6.5。本专利技术还提供一种对环境更为友好，对各种镁合金基材均适用，基体与镀层结合力更高，预镀层耐蚀性能更好，镀件表面平正美观的镁合金无铬无氰低酸使用量的镁合金表面电镀镍的方法。所述的镁合金表面电镀镍的方法，将经过表面镀锌的镁合金在所述的组合镍镀液的溶液氛围内电镀镍，得到表面镀镍的镁合金。本专利技术中，在所述的组合镍镀液中电镀，其中，电镀镍过程的温度优选为50～60℃。所述的电镀镍过程中，电镀镍过程的体系pH为5.5～6.5；优选为6。电镀镍的电流密度为1.25～1.5A/dm2；优选为1.5A·dm-2。本专利技术中，所述的组合镍镀液相互协同，再配合所述的电镀工艺，可进一步有很大成效避免电镀过程中出现烧焦情况，镀镍层与镁合金基材的结合力大，镀镍层的孔隙率和镀层脆性小，镀层致密、抗腐蚀和抗老化性能极大的提升。进一步优选，电镀镍过程的初始电流密度为5A·dm-2，时间2～5min。镁作为一种非常活泼的金属，电极电势为-2.358V，而镍的电极电势为-0.25V，两者电势相差太大，镍难于直接在镁合金表面沉积。锌的电极电势为-0.76V，位于镁镍之间，在电镀镍前，对镁合金的表面镀锌，从而在镁合金表面沉积一层锌，有利于电镀镍，提高镍的电镀效果，改善制得的镀件的性能。本专利技术中，除对电镀镍过程的组合镍镀液及电镀工艺改进外，还对化学镀锌液及工艺进行了改进。作为优选，镁合金的表面镀锌的过程为：将经过预处理的镁合金浸渍在化学镀锌液中进行表面化学镀锌处理，随后水洗得表面镀锌的镁合金；所述的化学镀锌液为以下浓度组分的水溶液：ZnSO4 30～60g/L；水溶性焦磷酸盐 100～180g/L；Na2CO3 5g/L；水溶性氟化物 3～15g/L；表面化学镀锌处理过程的pH值为10.2～10.4；温度为70～80℃中镀锌5～12min。所述的化学镀锌液中，作为优选，水溶性氟化物为LiF，浓度优选为3～15g/L；或水溶性氟化物为NaF，浓度为5～10g/L；或水溶性氟化物为KF，浓度优选为7～15g/L。所述的化学镀锌液中，所述的水溶性焦磷酸盐优选为Na4P2O7或K4P2O7。进一步优选，镁合金的表面镀锌的过程为：所述的化学镀锌液为以下浓度的组分的水溶液：表面化学镀锌处理过程的pH值为10.2～10.4；温度为75℃中镀锌12min。作为优选，表面镀锌处理过程循环进行多次。本专利技术人发现，在所述的表面镀锌处理条件下进行重复浸锌，有利于改善基体(镁合金)表面的浸锌层的均匀性和结合效果；进而有利于改善制得的镀件的镀镍层的致密性和耐蚀效果。进一步优选，表面镀锌处理过程循环进行2～3次。本专利技术中，表面镀锌处理前优选对镁合金进行预处理，镁合金的预处理的过程包括顺次进行的抛光、除油、碱洗、酸洗、活化步骤。在镁合金镀镍前，进行表面抛光除油酸洗除锈表面活化化学浸锌等处理以提高基体与镀层的结合力。本专利技术中，对镁合金进行预处理可采用本领域技术人员所熟知的现存技术。本专利技术的一种优选的镁合金表面电镀镍的方法，具体包括以下步骤：步骤(1)：机械抛光步骤(2)：

　　用于镁合金电镀镍的组合镀液及镁合金表面电镀镍的方法class=thumbnailBig />

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　　一种用于镁合金电镀镍的组合镍镀液，其特征是，为以下浓度组分的水溶液，其中，

　　1.一种用于镁合金电镀镍的组合镍镀液，其特征是，为以下浓度组分的水溶液，其中，2.如权利要求1所述的用于镁合金电镀镍的组合镍镀液，其特征是，所述的组合镍镀液的pH为5.5～6.5。3.如权利要求1或2所述的用于镁合金电镀镍的组合镍镀液，其特征是，所述的水溶性氟化物为氟化钾、氟化钠、氟化锂、氟化氢铵中的至少一种；pH调节剂为氨水。4.一种镁合金表面电镀镍的方法，其特征是，将经过表面镀锌的镁合金在权利要求1～3任一项所述的组合镍镀液的溶液氛围内电镀镍，得到表面镀镍的镁合金。5.如权利要求4所述的镁合金表面电镀镍的方法，其特征是，镁合金的表面镀锌的过程为：将经过预处理的镁合金浸渍在化学镀锌液中进行表面化学镀锌处理，随后水洗得表面镀锌的镁合金；所述的化学镀锌液为以下浓度组分的水溶液：ZnSO4 30～60g/L；水溶性焦磷酸盐 100～180g/L；Na2CO3 5g/L；水溶性氟化物...