[发明专利]镁合金的镍磷纳米二氧化硅复合镀层及其镀层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理方法，具体为镁合金的镍磷纳米二氧化硅复合镀层及其镀层的制备方法。

背景技术

镁合金为目前最轻质的合金材料，它的密度只有铝的2/3，铁的1/4。同时，镁合金还拥有强度质量比高、阻尼性好、散热快、尺寸稳定性好、易回收以及良好的电磁屏蔽能力等诸多优点。生产同等体积的镁合金、铁和铝，镁合金所消耗的能量最低，其正在成为继后两者之后的第三大金属工程材料，享有“21世纪绿色工程材料”的美誉。

但镁合金电极电位低，其表面无法像铝合金一样形成致密的保护膜，尤其在潮湿环境中其表面形成的氧化膜更是疏松多孔，无法为自身提供保护作用。通过化学镀技术优良的均镀能力，可以轻松在复杂形状的镁合金表面获得硬质合金镀层。化学镀镍除了可以为镁合金提供较好的抗腐蚀性外，同时还具有良好的耐磨性和装饰效果等，目前已经成为解决镁合金防腐蚀性的一种重要方式并广泛应用于材料、石油、冶金和航空航天等领域。但是，在航天、石油及军事等一些特殊极端条件下，常常期望化学镀镍层可以具有更加优异的性能，特别是提高镀层的耐腐蚀性能。

中国专利(申请号：200810088392.6)曾涉及一种镁合金表面纳米复合镀液的制备及应用。该专利纳米化学复合镀溶液的制备主要包括前处理步骤、基础化学镀液配置、纳米氧化物浓缩浆制备，纳米复合镀液制备及两步法化学复合镀工艺。进行复合镀时，将镁合金先在不含纳米粒子的基础化学镀液中施镀，再在加有纳米氧化物浓缩浆的复合化学镀液中施镀。该方法使用碱式碳酸镍为镍源，成本高。并且需要预先制备纳米氧化物浓缩液。另外施镀过程中采用的二种镀液均含有氟化物。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种耐腐蚀性能优良的镁合金镀层，以及制备该镀层的方法。

镁合金的镍磷纳米二氧化硅复合镀层，由以下过程制备所得：

(1)前处理

所述的前处理，包括机械打磨、除油、酸洗和碱洗；各步骤间均使用蒸馏水或去离子水冲洗或涮洗；

除油包括丙酮超声波除油和碱性除油；先将经打磨的镁合金部件放入丙酮中常温超声10～15分钟，然后采用碱性溶液洗涤浸泡10～15分钟，碱性溶液温度为55～65摄氏度；

所述的碱性溶液为浓度15～60g/L氢氧化钠溶液、5～20g/L磷酸盐溶液、20～40g/L碳酸盐溶液中的一种或多种复配；

酸洗采用100～500mL/L的磷酸溶液，酸洗30～90秒；酸洗后进行活化，活化采用10～300mL/L的氢氟酸溶液或30～150g/L的氟化氢铵溶液，处理时间5～15分钟；

(2)二步复合化学镀镀

化学镀镍液，包括含氟但不含纳米二氧化硅的镀液A和不含氟但含纳米二氧化硅的镀液B；

镀液A，包括20～30g/L六水硫酸镍，20～30g/L次磷酸钠，2～10g/L柠檬酸或柠檬酸盐，5～15g/L氟化氢铵，10～15mL/L氢氟酸或5～15g/L碱金属氟化物，0.5～1.5mg/L硫脲，氨水调pH至4.5～6.0；

镀液B，包括5～15g/L粒径10～100nm的纳米二氧化硅，20～30g/L六水硫酸镍，20～30g/L次磷酸钠，2～10g/L柠檬酸或柠檬酸盐，0.5～1.5mg/L硫脲；镀液B配制后，机械搅拌1～3小时，超声波分散1-2小时；

将镀液A加热至80～90摄氏度，将经前处理后的镁合金部件浸入镀液A施镀30～60分钟；

将镀液B加热至80～90摄氏度，将经在镀液A施镀的镁合金部件转移到镀液B中施镀30～60分钟；

化学镀时以300～500的转子速度对镀液进行搅拌；

(3)清洗

将镁合金部件从镀液中取出，用水冲洗表面残留镀液，烘干。

如果直接向含有氟的化学镀浴中加入纳米二氧化硅，纳米二氧化硅会与氟发生作用，并不能得到合格的化学复合镀层。本发明化学镀层的制备主要包含二个步骤：第一步，采用硫酸镍为主盐但不含氟化物的化学镀液对镁合金进行施镀；第二步，使用含用纳米二氧化硅但无氟的化学镀液施镀。工艺流程中无需对纳米粒子进行特殊预处理，可将其直接加入镀液经搅拌超声即可成功施镀。