專利名稱：：一種在鋁及鋁合金表面化學鍍鎳的方法
技術領域：
：本發明涉及金屬材料表面處理技術，具體涉及一種在鋁及鋁合金表面化學鍍鎳的方法。
背景技術：
：化學鍍是指不需要電源而依靠溶液中還原劑的催化反應放出電子使金屬離子還原成金屬原子的過程。化學鍍是提高金屬等材料表面耐磨性和耐蝕性的一種表面強化方法，化學鍍鎳基合金鍍層具有優良的耐蝕性和耐磨性、硬度高、厚度均勻、結合力比電鍍層要好和優良表面光潔度等特點，現已廣泛應用于航空、航天、電子工業、石油化工、精密儀器、機械、紡織以及汽車等行業。鋁及鋁合金具有質輕，比強度高等特定，鋁質材料是一類用量僅次于鋼鐵的重要的金屬材料，在現代工業中獲得了越來越廣泛的應用。鋁質材料的嚴重弱點是質軟、摩擦系數高、磨損大、客易拉傷且難以潤滑等缺點。化學鍍鎳基合金是鋁合金表面的一種新型改性技術，可以提高鋁及鋁合金的表面硬度、耐腐蝕性、耐磨性、焊接性能及磁性能。20世紀80年代中期以來在國外發展很快，美國化學鍍鎳占鋁合金鍍覆的25%，現在已在軍事、電子、航天、計算機、機械、汽車等領城廣泛采用。鋁是一種化學性質比較活潑的金屬，鋁的表面有一層天然的、致密的氧化膜，這層膜的厚度約為50nm，不去除它，就難以獲得結合良好的鍍層，而去除以后在大氣中又會迅速形成。鋁的電極電位很負，很容易失去電子，當浸入鍍液時，能與多種金屬離子立即發生置換反應，從而使其它金屬與鋁制品表面形成疏松層，其與基體的結合強度很差，因此嚴重影響鍍層與基體的結合力。一般是在基體金屬與鍍層之間制取既和基體鋁結合力好，同時又與鍍層結合力好的中間層，使得在除去鋁表面的自然氧化膜后能防止氧化膜的再產生，并防止零件浸入鍍液中產生疏松粗糙鍍層的置換金屬的反應，這樣才能保證化學鍍的正常進行和獲得結合力良好的鍍層。迄今為止，研究開發并已應用的工藝方法主要是采用浸鋅-預鍍層法。國外對鋁及鋁合金化學鍍前的預處理通常分為六道，即除油一浸蝕一第一次浸鋅一硝酸退除一第二次浸鋅一堿性化學鍍鎳一正常化學鍍鎳。浸鋅后獲得的極薄鋅層在化學鍍鎳時幾乎完全溶解，毒化鍍液。因此浸鋅后先進行閃鍍化學鎳作為預鍍以延長主鍍槽溶液的使用壽命。浸鋅工藝工藝復雜，其主要缺點是在潮濕的腐蝕性環境中，鋅相對于鎳鍍層來說是陽極，將受到橫向腐蝕，最終導致鎳層剝落。此外,過渡鋅層熔點低,限制了應用范圍,而且兩次浸鋅之間還有一次硝酸退鋅工序，污染生產環境。浸鋅層還對化學鍍鎳溶液造成污染。而且，目前采用的商品浸鋅合金液含有氰化物,危害性大,不符合環保要求。針對二次浸鋅工藝存在的問題，國內外學者對鋁及鋁合金的化學鍍前處理展開了研究。閆軍、王行方等進行了鋁及鋁合金直接化學鍍銅工藝的研究，但需要添加多種有機化學物。也有在鋁表面置換一層鎳來引發化學鍍鎳的報導，但此工藝在406(TC之間進行。還有浸錫層、浸銅法、激光法等鋁及鋁合金前處理工藝。無論是二次浸鋅法還是浸鎳法均是要在鋁合金表面上形成一層很薄的Ni層來誘發鎳基合金的沉積，工藝繁瑣。發明專利02133822.1公開了一種鋁及鋁合金化學鍍鎳鍍前浸鎳液，該發明可簡化鋁及鋁合金化學鍍鎳工藝，但所含組分較多，也需在鋁及鋁合金基體上形成一中間過渡鎳層，文中也沒有陳述操作流程。發明專利200510100994.5報道了一種含硅、銅、鎂的鋁合金表面化學鍍鎳方法，該法雖然簡化了工藝，但該發明處理對象只是含硅、銅、鎂的鋁合金，而且工藝中表面鈍化后還需烘干。
發明內容本發明的目的在于提供一種在鋁及鋁合金表面化學鍍鎳的方法，即在室溫下鋁及鋁合金經催化液處理后于鋁及鋁合金基體表面直接沉積具有催化活性的離散質點，這些所預植的催化活性質點在化學鍍液中誘發沉積出與基體結合性能良好的鎳基合金鍍層的方法，解決現有技術中存在的工藝復雜、污染環境、耗能、耐腐蝕性能差及鍍層附著力差等問題。本發明提供的一種在鋁及鋁合金表面化學鍍鎳的方法，包含如下工藝步驟1)清潔除油；2)蒸餾水沖洗，室溫；3)酸蝕，室溫1060s;4)蒸餾水沖洗，室溫；5)催化液處理，15°C35°C，1060s，催化液中各組成成分及其濃度為鎳鹽1055g/L絡合劑80150g/L去離子水余量；pH值814;6)鍍鎳基合金；7)停鍍，試樣洗滌吹干。所述步驟2)中酸蝕用的溶液為含有體積比為20%60%的硝酸與體積比為0.1~5.0%的氫氟酸及余量的去離子水的混合溶液，酸蝕時間為1060秒。所述步驟5)中催化液處理中所用催化液溶液中的鎳鹽為氯化鎳、氨基磺酸鎳、次磷酸鎳、碳酸鎳、硫酸鎳或硝酸鎳中的一種或幾種的復合。所述步驟5)中催化液處理中所用催化液溶液中的絡和劑為乳酸、醋酸、蘋果酸、檸檬酸、醋酸鈉、檸檬酸鈉或硼酸中的一種或幾種的復合。上述鋁及鋁合金在催化液處理后直接放入化學鍍液中進行施鍍.。本發明具有如下優點1.采用本發明方法，不經過浸鋅處理，簡化了傳統的鋁合金化學鍍鎳的工藝，降低了成本。2.采用本發明方法，不經過浸鋅處理，無需硝酸退鋅工序,避免污染生產環境，降低了對操作人員的健康影響。3.采用本發明方法，不經過浸鋅處理，不會對化學鍍鎳溶液造成污染及毒化，延長主鍍槽溶液的使用壽命。4.采用本發明方法，催化液處理在室溫下進行，不需要加熱，節能降耗。5.采用本發明方法，所得鎳基合金鍍層與鋁及鋁合金基體結合良好，鍍層均勻致密、耐磨、耐腐蝕、硬度高，具有良好的金屬外觀。具體實施例方式下面結合具體實施例詳述本發明，但本發明不限于此。實施例1將純鋁按以下操作步驟進行處理1)清潔除油，蒸餾水沖洗，室溫；2)使用含20。/^的硝酸和1X的HF酸溶液，室溫下處理30s，蒸餾水沖洗；3)使用含氯化鎳15g/L和醋酸鈉112g/L的混合溶液中，在25t:下，處理時間為40S;4)化學鍍Ni-P合金；5)停鍍，試樣洗滌吹干。實施例2將LY12鋁合金按以下操作步驟進行處理1)清潔除油，蒸餾水沖洗，室溫；2)使用含50。^的硝酸和0.5^的HF酸溶液，室溫下處理60s，蒸餾水沖洗；3)使用含硝酸鎳10g/L和乳酸90g/L的混合溶液中，在30'C，處理時間為15s;4)化學鍍Ni-W-P合金；5)停鍍，試樣洗滌吹干。實施例3將6063鋁合金按以下操作步驟進行處理1)清潔除油，蒸餾水沖洗，室溫；2)使用含50X的硝酸和0.5X的HF酸溶液，室溫下處理60s，蒸餾水沖洗；3)使用含碳酸鎳40g/L、檸檬酸鈉95g/L和硼酸15g/L的混合溶液中，在2(TC，處理時間為25s;4)化學鍍鍍Ni-Co-P合金；5)停鍍，試樣洗滌吹干。采用上述工藝得到的鋁合金鍍鎳基合金件，經過結合力測試，其結果如附表1所示。附表h采用本發明方法得到的化學鍍鎳基合金鍍層結合性能測試結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.一種在鋁及鋁合金表面化學鍍鎳的方法，其特征在于，該方法包含如下工藝步驟1)清潔除油；2)蒸餾水沖洗，室溫；3)酸蝕，室溫10～60秒；4)蒸餾水沖洗，室溫；5)催化液處理，15℃～35℃，10～60秒，催化液中各組成成分及其濃度為鎳鹽10～55g/L，絡合劑80～150g/L，去離子水余量；pH值8～14；6)鍍鎳基合金；7)停鍍，試樣洗滌吹干。2.根據權利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中酸蝕用的溶液為含有體積比為20%60%的硝酸與體積比為0.15.0%的氫氟酸及余量的去離子水的混合溶液，酸蝕時間為1060秒。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5)中催化液處理中所用催化液溶液中的鎳鹽為氯化鎳、氨基磺酸鎳、次磷酸鎳、碳酸鎳、硫酸鎳或硝酸鎳中的一種或幾種的復合。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5)中催化液處理中所用催化液溶液中的絡和劑為乳酸、醋酸、蘋果酸、檸檬酸、醋酸鈉、檸檬酸鈉或硼酸中的一種或幾種的復合。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，上述鋁及鋁合金在催化液處理后直接放入化學鍍液中進行施鍍。全文摘要本發明公開了一種在鋁及鋁合金表面化學鍍鎳的方法，包含表面除油、水沖洗、酸蝕、水沖洗、催化液處理、化學鍍鎳步驟；本發明將具有預植催化質點能力的絡合劑的“催化液”，通過控制該催化液組分、pH值和處理時間，在室溫下鋁及鋁合金經催化液處理后于鋁及鋁合金基體表面直接沉積具有催化活性的離散質點，這些所預植的催化活性質點在化學鍍液中誘發沉積出與基體結合性能良好的鎳基合金鍍層；本發明方法不需經過浸鋅等前處理方法后在鋁及鋁合金表面形成形成一層很薄的Ni層來誘發鎳基合金的沉積，簡化了傳統鋁及鋁合金化學鍍鎳基合金的工藝，降低了成本，成品率高；所得的鎳基合金鍍層均勻致密，與鋁及鋁合金基體結合性能良好，具有很好的應用前景。文檔編號C23C18/32GK101319316SQ200810029009公開日2008年12月10日申請日期2008年6月25日優先權日2008年6月25日發明者張海燕,成曉玲,曾國勛,風李,胡永俊申請人:廣東工業大學