專利名稱：鎂、鎂合金的表面活化處理方法及表面鍍方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合于光亮電鍍用及化學(xué)鍍鎳用的鎂及鎂合金的表面活化處理方法及對該進(jìn)行表面活化處理后的鎂、鎂合金進(jìn)行光亮鍍或化學(xué)鍍鎳的方法。
背景技術(shù)：
由于金屬鎂的化學(xué)活性較高，在空氣中易生成氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜，從而導(dǎo)致其在電鍍及化學(xué)鍍過程中金屬鍍層與鎂、鎂合金基底的附著力不強(qiáng)，達(dá)不到電鍍與化學(xué)鍍的工藝要求。所以在電鍍及化學(xué)鍍之前必須消除鈍化膜，并由活化膜取代，如此才能確保鎂、鎂合金表面的活化狀態(tài)，以獲得附著力良好的電鍍層及化學(xué)鍍層。
目前，于鎂材上施以電鍍或直接化學(xué)鍍，在國際上并沒有一套完全可靠的方法。美國材料檢定協(xié)會ASTM B480-68建議了一種在鎂及其合金表面的電鍍方法，美國Dow Chemicals，挪威Norsk Hydro以及英國W.Canning Materials公司都各自公開了其獨特的方法(The Dow Process，The Norsk Hydro Process，Euro Pat 030 305 & The WCM Process)。不過上述方法，都存在活化不足，或活化膜沒有得到適當(dāng)鞏固，而造成鍍層附著力不良及浸蝕過度，致使鍍層表面粗糙，達(dá)不到光亮電鍍目的等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可光亮電鍍用及化學(xué)鍍鎳用的鎂、鎂合金表面活化處理的方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種對鎂、鎂合金進(jìn)行光亮電鍍的方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種對鎂、鎂合金進(jìn)行化學(xué)鍍鎳的方法。
本發(fā)明中鎂、鎂合金的表面活化處理方法，包括下列步驟先以含氟化物的強(qiáng)堿液去除工件表面的氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜；再以酸浸漬液除去偏析金屬間化合物；將工件放入活化液中，使活性鎂暴露出來，并生成活態(tài)保護(hù)膜，然而后放入中和鞏固液中保護(hù)膜進(jìn)行鞏固。
本發(fā)明中鎂、鎂合金進(jìn)行光亮電鍍的方法，包含下列步驟先以含氟化物的強(qiáng)堿液去除工件表面的氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜；再以酸浸漬液除去偏析金屬間化合物；然后將工件放入活化液中，待生成活態(tài)保護(hù)膜后放入中和鞏固液中鞏固保護(hù)膜，接著將所述進(jìn)行鞏固保護(hù)膜處理后的鎂、鎂合金工件取出用去離子水沖洗后進(jìn)行浸鋅前處理，最后放入氰化銅鍍液中進(jìn)行預(yù)鍍。
本發(fā)明中鎂、鎂合金進(jìn)行化學(xué)鍍鎳的方法，包含下列步驟先以含氟化物的強(qiáng)堿液去除工件表面的氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜；再以酸浸漬液除去偏析金屬間化合物；然后將工件放入活化液中，待生成活態(tài)保護(hù)膜后放入中和鞏固液中鞏固保護(hù)膜，接著將所述作鞏固保護(hù)膜處理后的鎂、鎂合金工件取出用去離子水后直接進(jìn)行化學(xué)鍍鎳處理。
本發(fā)明鎂、鎂合金的表面活化處理方法中由于普通鎂、鎂合金金屬表面較厚的氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜可以用電化學(xué)還原方法來去除鈍化膜，且在含有氟化鈉的強(qiáng)堿性溶液中，使鎂、鎂合金表面通過高密度的陰極電流，產(chǎn)生強(qiáng)烈的陰極極化和很高的陰極極化電位，待一定時間后，由于陰極的電化學(xué)還原與陰極反應(yīng)的原子氫的共同作用，使鎂、鎂合金表面的鈍化膜消除。
由于去除鈍化膜后在鎂、鎂合金的表面仍存有偏析金屬間化合物，例如Mg17Al12，故需使用特殊的酸浸漬液來除去此等鎂鋁偏析金屬間化合物，待結(jié)構(gòu)致密的鈍化膜及金屬間化合物被消除后，在空氣中的鎂、鎂合金表面依然會很快形成氧化膜，但與長期暴露在空氣中的工件相比，厚度較薄、結(jié)構(gòu)不致密、容易溶解在酸性活化液中，使活性鎂暴露出來。與此同時，活化液中的氫離子得到電子形成活潑的原子氫，并吸附在鎂、鎂合金表面，其中一部分與活性鎂形成灰色氫化鎂膜。氫化鎂膜在中和鞏固液中的特定條件下得到鞏固，阻擋鎂金屬及其合金進(jìn)一步腐蝕。同時，此單分子層可作為阻擋層，在空氣中保持活化膜的化學(xué)活性。
如此，可以對該具有活化膜的鎂、鎂合金進(jìn)行浸鋅前處理，并于浸鋅后進(jìn)行氰化銅預(yù)鍍或?qū)ΡＷo(hù)膜進(jìn)行鞏固后直接進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。
另外，本發(fā)明的方法中去除工件表面氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜的操作，可通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法進(jìn)行，例如，將鎂、或鎂合金試樣工件表面處理為光亮表面后放入含有重量比10％的氟化物MF和10％的MOH強(qiáng)堿水溶液中，其pH＝13，使鎂、鎂合金表面通過高密度的陰極電流2±1A/dm2，陰極極化時間為10分鐘，以消除工件表面的油漬、污漬和由于暴露在空氣中的鎂、鎂合金表面生成的氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜。
具體實施例方式
實施例1本發(fā)明中光亮電鍍用及光亮化學(xué)鍍鎳用的鎂、鎂合金表面活化處理方法按下列步驟進(jìn)行處理1)先將壓鑄鎂、鎂合金工件表面處理為光亮表面后放入含有重量比為10％的氟化鈉和10％的氫氧化鈉水溶液中，通過2A/dm2陰極電流電解10分鐘后，去除工件表面的氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜；2)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比12％的鉻酸、5％的硝酸鉀、10％的硝酸的水溶液中進(jìn)行浸漬處理，以除去偏析金屬間化合物，如Mg17Al12，該浸漬液用去離子水配制，浸漬的溫度為30℃，浸漬時間為3分鐘；3)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比為10％的氟化氫銨、5％的磷酸的水溶液中進(jìn)行活化處理，生成活化保護(hù)膜，該活化處理液用去離子水配制，其中活化處理的溫度為30℃，時間5分鐘；4)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比20％焦磷酸鈉、5％氟化鈉的水溶液中進(jìn)行鞏固，即鞏固活化保護(hù)膜，該鞏固液用去離子水配制，其中鞏固的溫度為60℃，時間為10分鐘。
將進(jìn)行表面活化處理后的工件取出用去離子水沖洗后放入重量百分比10％的硫酸鋅和20％的焦磷酸鈉，和5％(重量)的氟化鈉，和5％(重量)的碳酸鈉中進(jìn)行浸鋅前處理，該浸鋅前處理液采用去離子水配制，浸鋅前處理的溫度為70℃，時間為10分鐘，然后取出工件用去離子水沖洗后再放入氰化銅鍍液中進(jìn)行預(yù)鍍，所采用的氰化銅預(yù)鍍液為CuCN 20-70g/l，NaCN 30-100g/l，KNaC4H4O630-50g/l，溫度為50℃，pH為10.5-12，電流密度首分鐘為4A/dm2，然后降至2A/dm2，電鍍時間為12分鐘。
在本實施例中由于活化保護(hù)膜的存在并得到適當(dāng)鞏固，從而可以確保附著力強(qiáng)的電鍍金屬層在其表面生長至1微米以上，進(jìn)而可以作為進(jìn)一步電鍍金屬層的中介層。
實施例2本發(fā)明中光亮電鍍用及光亮化學(xué)鍍鎳用的鎂、鎂合金表面活化處理方法按下列步驟進(jìn)行處理1)先將壓鑄鎂、鎂合金工件表面處理為光亮表面后放入含有重量比10％的氟化鈉和10％的氫氧化鉀鈉水溶液中，通過1A/dm2陰極電流電解10分鐘；2)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比2％乙二酸液中進(jìn)行浸漬處理，該浸漬液用去離子水配制，浸漬的溫度25℃，時間2分鐘；3)取出用去離子水沖洗后按照實施例1中第3)步驟及后續(xù)步驟進(jìn)行。
在本實施例中由于活化保護(hù)膜的存在并得到適當(dāng)鞏固，從而可以確保附著力強(qiáng)的電鍍金屬層在其表面生長至1微米以上，進(jìn)而可以作為進(jìn)一步電鍍金屬層的中介層。
實施例3本發(fā)明中光亮電鍍用及光亮化學(xué)鍍鎳用的鎂、鎂合金表面活化處理方法按下列步驟進(jìn)行處理
1)先將壓鑄鎂、鎂合金工件表面處理為光亮表面后放入含有重量比10％的氟化鈉和10％的氫氧化鈉水溶液，通過2A/dm2陰極電流電解10分鐘；2)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比1.5％乙二酸，和200ppm乙氧基丁炔二醇(濕潤劑)水溶液中進(jìn)行浸漬處理，該浸漬液用去離子水配制，并嚴(yán)格控制氯離子濃度不可大于2ppm，溫度25℃，浸漬時間1分鐘；3)取出用去離子水沖洗后按照實施例1中第3步驟及后續(xù)步驟進(jìn)行處理。
在本實施例中由于活化保護(hù)膜的存在并得到適當(dāng)鞏固，從而可以確保附著力強(qiáng)的電鍍金屬層在其表面生長至1微米以上，進(jìn)而可以作為進(jìn)一步電鍍金屬層的中介層。
實施例4本發(fā)明中光亮電鍍用及光亮化學(xué)鍍鎳用的鎂、鎂合金表面活化處理方法按下列步驟進(jìn)行處理1)先將壓鑄鎂、鎂合金工件表面處理為光亮表面后放入含有重量比10％的氟化鈉和10％的氫氧化鈉水溶液中，水溶液用去離子水配制，氯離子濃度不可大于2ppm，通過1A/dm2陰極電流電解10分鐘；2)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比12％鉻酸、5％硝酸鉀、10％硝酸的水溶液中進(jìn)行浸漬處理，該浸漬液用去離子水配制，溫度25℃，浸漬時間2分鐘；3)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比10％氟化氫銨、5％磷酸的水溶液中進(jìn)行活化，該活化液用去離子水配制，溫度25℃，活化時間3分鐘；4)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比20％焦磷酸鈉、5％氟化鈉的水溶液中進(jìn)行鞏固處理，該鞏固液用去離子水配制，溫度80℃，鞏固時間10分鐘。
將進(jìn)行表面活化處理后的工件取出用去離子水沖洗后直接進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，該化學(xué)鍍鎳的鍍液可采用現(xiàn)有技術(shù)中已被公眾周知的配方或其它專密配方，例如2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O 10g/l，HF(48％)9ml/l，C6H8O75g/l，NH4HF210g/l，NH4OH(30％)31ml/l，溫度80℃，pH4.5，沉積率20-25μm/hr。
在本實施例中，由于活化保護(hù)膜的存在并得到適當(dāng)鞏固，從而可以確保附著力強(qiáng)的化學(xué)鍍金屬層在其表面生長至1微米以上，進(jìn)而可以作為進(jìn)一步電鍍金屬層的中介層。
實施例5本發(fā)明中光亮電鍍用及光亮化學(xué)鍍鎳用的鎂、鎂合金表面活化處理方法按下列步驟進(jìn)行處理1)先將壓鑄鎂、鎂合金工件表面處理為光亮表面后放入含有重量比10％的氟化鈉和10％的氫氧化鉀鈉水溶液中，通過1A/dm2陰極電流電解10分鐘；2)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比2％乙二酸液中進(jìn)行浸漬處理，該浸漬液用去離子水配制，溫度為25℃，浸漬時間2分鐘；3)取出用去離子水沖洗后按照實施例4中第3)步驟及后續(xù)步驟進(jìn)行處理。
在本實施例中由于活化保護(hù)膜的存在并得到適當(dāng)鞏固，從而可以確保附著力強(qiáng)的化學(xué)鍍金屬層在其表面生長至1微米以上，進(jìn)而可以作為進(jìn)一步電鍍金屬層的中介層。
實施例6本發(fā)明中光亮電鍍用及光亮化學(xué)鍍鎳用的鎂、鎂合金表面活化處理方法按下列步驟進(jìn)行處理1)先將壓鑄鎂、鎂合金工件表面處理為光亮表面后放入含有重量比10％的氟化鈉和10％的氫氧化鈉水溶液中，通過2A/dm2陰極電流電解10分鐘；2)取出用去離子水沖洗后浸入重量百分比1.5％乙二酸，和200ppm乙氧基丁炔二醇(濕潤劑)水溶液中進(jìn)行浸漬處理，該浸漬液用去離子水配制，并嚴(yán)格控制氯離子濃度不可大于2ppm，溫度25℃，浸漬時間1分鐘；3)取出用去離子水沖洗后按照實施例4中第3)步驟及后續(xù)步驟進(jìn)行處理。
在本實施例中由于活化膜的存在并得到適當(dāng)鞏固，從而可以確保附著力強(qiáng)的化學(xué)鍍金屬層在其表面生長至1微米以上，進(jìn)而可以作為進(jìn)一步電鍍金屬層的中介層。
權(quán)利要求
1.一種鎂、鎂合金的表面活化處理方法，包括下列步驟先以含氟化物的強(qiáng)堿液去除工件表面的氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜；再以酸浸漬液除去偏析金屬間化合物；然后將工件放入活化液中，待生成活態(tài)保護(hù)膜后放入中和鞏固液中鞏固保護(hù)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鎂、鎂合金的表面活化處理方法，其特征在于所述以含氟化物的強(qiáng)堿液去除工件表面氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜的步驟是將鎂或鎂合金工件表面處理為光亮表面后放入含有重量比為10％的氟化物和10％的強(qiáng)堿水溶液中進(jìn)行陰極電解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鎂、鎂合金的表面活化處理方法，其特征在于所述酸浸漬液為一種由下列組分組成的水溶液0-50％(重量)的鉻酸和/或硝酸和/或乙二酸、總重量為0-50％(重量)的鹽MX，其中M為Na、K或Fe，X為鉻酸、硝酸或乙二酸、及總重量為0-50％(重量)的氟化鹽LF，其中L為Na、K、Li或銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的鎂、鎂合金的表面活化處理方法，其特征在于所述酸浸漬液采用去離子水配制，其中酸浸漬的溫度為20-50℃，時間為0.1-30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鎂、鎂合金的表面活化處理方法，其特征在于所述活化液為一種由下列組分組成的水溶液0.5-50％(重量)的磷酸和/或硝酸、總重量為0.5-50％(重量)的氟化鹽LF，其中L為Na、K、Li或銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的鎂、鎂合金的表面活化處理方法，其特征在于所述活化液采用去離子水配制，其中活化處理的溫度為20-50℃，時間為0.1-30分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鎂、鎂合金的表面活化處理方法，其特征在于所述中和鞏固液為一種由下列組分組成的水溶液0.5-50％(重量)的焦磷酸鹽LP2O7、總重量為0.5-50％(重量)的氟化鹽LF，其中L為Na、K、Li或銨。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的鎂、鎂合金的表面活化處理方法，其特征在于所述中和鞏固液采用去離子水配制，其中中和鞏固的溫度為20-90℃，時間為0.1-30分鐘。
9.一種鎂、鎂合金的表面鍍方法，包含下列步驟先以含氟化物的強(qiáng)堿液去除工件表面的氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜；再以酸浸漬液除去偏析金屬間化合物；然后將工件放入活化液中，待生成活態(tài)保護(hù)膜后放入中和鞏固液中鞏固保護(hù)膜，接著將所述進(jìn)行鞏固保護(hù)膜處理后的鎂、鎂合金工件取出用去離子水沖洗后進(jìn)行浸鋅前處理，最后放入氰化銅鍍液中進(jìn)行預(yù)鍍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的鎂、鎂合金的表面鍍方法，其特征在于所述浸鋅處理液為一種由下列組分組成的水溶液0.2-20％(重量)的硫酸鋅和0.2-30％(重量)的焦磷酸鹽LP2O7、0.1-10％(重量)的氟化鹽LF、0.1-10％(重量)的碳酸鈉，其中L為Na、K、Li或銨；所述氰化銅預(yù)鍍液為CuCN20-70g/l，NaCN30-100g/l，KNaC4H4O630-50g/l，預(yù)鍍的溫度為50℃，PH值為10.5-12，電流密度首分鐘為4A/dm2，然后降至2A/dm2，電鍍時間為12分鐘。
11.一種鎂、鎂合金的表面鍍方法，包含下列步驟先以含氟化物的強(qiáng)堿液去除工件表面的氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜；再以酸浸漬液除去偏析金屬間化合物；然后將工件放入活化液中，待生成活態(tài)保護(hù)膜后放入中和鞏固液中鞏固保護(hù)膜，接著將所述作鞏固保護(hù)膜處理后的鎂、鎂合金工件取出用去離子水后直接進(jìn)行化學(xué)鍍鎳處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的鎂、鎂合金的表面鍍方法，其特征在于所述直接化學(xué)鍍鎳的鍍液是2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O10g/l，HF(48％)9ml/l，C6H8O75g/l，NH4HF210g/l，NH4OH(30％) 31ml/l的混合液，溫度為80℃，pH4.5，沉積率20-25μm/hr。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎂、鎂合金的表面活化處理方法，該方法包括以含氟化物的強(qiáng)堿液去除工件表面氧化膜及堿式碳酸鹽鈍化膜，再以酸浸漬液除去偏析金屬間化合物，然后將其放入活化液中，生成活態(tài)保護(hù)膜后放入中和鞏固液中鞏固保護(hù)膜。將該具有保護(hù)膜的鎂及鎂合金工件放入含有活化劑的浸鋅前處理液中進(jìn)行浸鋅后予以氰化銅預(yù)鍍；也可以直接將其進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。
文檔編號C23C18/18GK1641075SQ20041000043
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月18日
發(fā)明者楊利堅, 徐潤昌, 林詠霞, 陸保恒 申請人:香港生產(chǎn)力促進(jìn)局, 香港壓鑄學(xué)會有限公司