铝合金化学镀镍工艺对镀层沉积速度的影响
2019-02-28 10:19:46
摘要:针对铝合金的特色,选用一种无机酸处理工艺对铝合金进行前处理,然后直接进行化学镀镍。评论了主盐、还原剂、络合剂、ｐＨ值等要素对化学镀镍反响堆积速度的影响,得到了较优的工艺配方。验证实验所得Ｎｉ Ｐ合金镀层表面均匀,耐蚀性好,结合力强。 关键词:铝合金;化学镀镍;堆积速度 中图分类号:ＴＧ146.21;ＴＧ174.41 文献标识码:Ａ 文章编号:1007-7235(2006)03-0028-04 铝及其合金由于其优秀功能,已广泛运用于建筑、航天、电器、电子产品及日用品等各个方面,其产值和用处均已成为仅次于钢铁的第二大金属材料。跟着现代科技的开展,对铝合金表面功能的要求越来越高,如耐蚀性、耐磨性和装饰性等等,铝合金表面处理技能正是在这种布景下发作并不断开展的[1 3]。 铝合金的表面处理办法首要有电镀、化学镀、化学氧化、阳极氧化及微弧氧化等,其间化学镀镍的运用比较遍及。铝合金化学镀镍能够改进其耐蚀性和耐磨性,使其具有钎焊性。可是,铝合金在大气中构成的氧化膜与金属镀层结合欠好,要想取得杰出的镀层有必要完全去除表面氧化膜并使之在化学镀镍前不再构成,这是铝合金化学镀镍的一个难点,铝合金也因而被视为“难镀”基材之一。现在,化学镀镍在难镀基材方面的工艺尚有待改进[4 9]。本文选用特殊办法对铝合金进行前处理,通过正交实验断定铝合金化学镀镍工艺条件。测验镀层的堆积速度、结合力、耐蚀性及孔隙率。 1 化学镀镍实验 1.1 工艺条件优化 实验在恒温水浴中进行,选用立式拌和机进行拌和,转速为250ｒ ｍｉｎ～500ｒ ｍｉｎ,用ｐＨＳ 25酸度计精确测定镀液ｐＨ值。实验材料为直径3ｍｍ的铝合金棒材。 将实验温度控制在80℃～85℃,然后以镍盐、还原剂及络合剂的含量和镀液ｐＨ值为首要要素,在单要素实验基础上进行四要素三水平正交实验[10 11],调查目标为镀层堆积速度。然后以优选工艺加工试样,并进行功能测验。
1.2 工艺流程 每次实验按如下工艺流程进行:化学除油→冷水洗→碱蚀→冷水洗→特殊处理→冷水洗→蒸馏水洗→化学镀镍→冷水洗→热水洗→枯燥→热处理。 特殊处理液由无机酸和氧化剂组成,无机酸:150ｍＬ Ｌ;氧化剂:75ｍＬ Ｌ;室温处理20ｍｉｎ。 1.3 功能测验 实验完毕在扫描电镜下调查镀层截面,丈量镀层厚度,用镀层厚度值除以镀覆时刻,得出反响堆积速度,此为均匀镀速。按ＧＢ-Ｔ13913-92的相关规定,选用热震实验查看镀层结合力,用浓硝酸实验和浸泡实验检测验样的耐蚀性[12]。 2 成果与评论 2.1 单要素实验 2.1.1 硫酸镍浓度的断定 硫酸镍浓度是影响镀层堆积速度的首要要素。跟着硫酸镍浓度的升高,镀层堆积速度会加速,但在乳酸系统的化学镀镍溶液中,这种趋势不是很明显。实验得知,当硫酸镍含量到达30ｇ Ｌ今后,镀层表面粗糙,镀液自分解现象严峻,容器壁上有镍堆积。别的,硫酸镍浓度的升高,镀层结合力和耐蚀性增大,因而,镀液中的硫酸镍含量控制在20ｇ Ｌ～30ｇ Ｌ。 2.1.2 次钠浓度的断定 次钠浓度首要对镀层堆积速度和耐蚀性发作影响。在必定的ｐＨ值范围内,次钠浓度添加,镀层堆积速度加速,但在实验过程中,假如次钠的含量过高,镀液不安稳,易使镀层粗糙或构成暗镀层。次钠含量控制在20ｇ Ｌ～30ｇ Ｌ。 2.1.3 乳酸浓度的断定 参加乳酸后,镀液一般比较安稳,由于镍离子与乳酸中的两个配位体生成配位键,使络离子具有环状结构,即生成了内络合物[11]。当镀液中存在乳酸时,镀速跟着乳酸浓度的进步而添加,到达较大值今后,乳酸浓度继续添加,镀速下降。乳酸的参加,还能够使镀层的外观得到改进,使镀液作业ｐＨ值进步[7]。通过实验,乳酸的用量断定15ｍＬ Ｌ～25ｍＬ Ｌ。 2.1.4 ｐＨ值的断定 ｐＨ值同样会影响镀层堆积速度。ｐＨ值低于3时,化学镀镍反响很难发作;ｐＨ值高于6,镀液自分解严峻,施镀过程中ｐＨ值下降快,镀层表面呈现很多气孔。ｐＨ值控制在4.5～5.5时,镀液安稳,镀层润滑平坦。 2.2 正交实验及成果 各影响要素的主次次序为:Ａ>Ｂ(Ｃ)>Ｄ,其较佳工艺条件为Ａ3Ｂ3Ｃ1Ｄ2,即:硫酸镍30ｇ Ｌ,次钠30ｇ Ｌ,乳酸15ｍＬ Ｌ,ｐＨ5.0。
2.3 验证实验成果 2.3.1 特殊处理对镀层表面状况的影响 特殊处理后试样表面构成了细微的均匀散布的蜂窝,这些蜂窝能够作为镀层的堆积点,使镀层与基体间结合更严密。跟着处理时刻的延伸,蜂窝散布愈加均匀,但处理时刻超越30ｍｉｎ后,基体腐蚀量加大。目测镀层完好,亮光,无针孔、气泡、阴阳面等表面缺陷,在扫描电镜下调查,镀层表面为均匀的球形胞状物,润滑细密,阐明特殊处理后留下的空穴不会影响镀层的表面质量。 2.3.2 镀层厚度 及堆积速度图2是通过热处理后的镀层断面的扫描电镜图画,镀覆2ｈ后镀层厚度为25.3μｍ,用镀层厚度除以镀覆时刻即得堆积速度,所以镀层堆积速度为12.6μｍ ｈ。 2.3.3 结合力实验成果 镀层与基体间没有呈现缝隙,阐明二者结合力杰出。由于在对镀层进行热处理时,发作了原子互分散,导致非晶与微晶发作重结晶,生成金属镍的晶胞和金属间化合物,这些金属间化合物引起镀层的硬化;跟着热处理的继续,镀层与基体间的互分散使二者结合力得到改进,并且低温热处理还能够进步镀层的耐蚀性,消除部分内应力[13-14]。
2.3.4 耐蚀性测定 浸泡实验中,镀层腐蚀失重与时刻的联系如图3所示。 在开端阶段,试样腐蚀速度较慢,48ｈ后试样周围有白雾呈现,72ｈ后,在试样的棱角处能够调查到有腐蚀液浸透的痕迹,腐蚀速度有加速的趋势,由于在化学镀镍过程中,存在边际效应。镀层成长方向是沿“台阶”向前推动,假如基体存在较锐的棱角,镀层就会在此处优先成长;而镀层的加厚,则是靠层与层的堆叠来完结的[15]。跟着镀层堆叠次数增多,以及层与层之间的参差摆放,在试样边际就构成了层状安排,而简略被优先腐蚀。浸泡96ｈ后,镀层首要表面没有呈现鼓泡或起皮现象,阐明耐化学腐蚀性杰出。用硝酸点滴法测验时,试样表面变色时刻为47ｓ,到达了耐腐蚀性的要求。 3 结 论 (1)本实验所选用的前处理工艺操作简略,克服了传统的“二次浸锌”办法流程杂乱的缺陷,满意镀层表面质量及结合力要求,处理液能够重复运用,并且不会污染环境。 (2)实验优选出了堆积速度较快且镀层功能杰出的铝合金化学镀镍工艺:硫酸镍,30ｇ Ｌ;次钠,30ｇ Ｌ;乳酸,15ｍＬ Ｌ;ｐＨ,5.0。 (3)选用优选工艺取得的镀层表面亮光,均匀完好,结合力和耐蚀性杰出。 参考文献: [1] 杨绮琴.铝及其合金的表面处理[Ｊ].广东有色金属,1993,(3):74-79. [2] 路贵民,王兆国,李冰.铝合金腐蚀与表面处理[Ｍ].沈阳:东北大学出版社,2000.
氧化镁化学式
