專利名稱：鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳無鈀活化方法及應用的制作方法
鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳無鈀活化方法及應用技術領域
本發明屬于鎂合金表面處理技術領域，具體涉及一種鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳無鈀活化方法及應用。
背景技術：
鎂合金質輕、抗振和降低噪聲的能力非常高，近年來鎂合金在汽車減重、性能改善、環保、節約能源中的重要作用越來越受到人們的重視。然而，鎂的熱力學穩定性差，且氧化物(膜)結構疏松，致使鎂合金的耐腐蝕能力較差。此外，鎂的化學活性高，對涂/鍍層的完整性、抗機械損傷能力要求較高，現有的涂/鍍層技術難以滿足實際需要。
目前，微弧氧化是實現這一目標最有前景的技術手段。它是一種在金屬表面原位生長陶瓷性氧化膜的技術，具有工藝簡單、易操作或氧化膜結合力、耐蝕性、硬度更好等優點。然而，鎂合金微弧氧化陶瓷層是一種疏松微孔結構，導致其防護性能有限。
在鎂合金表面直接化學鍍鎳，不但可以對微弧氧化陶瓷層進行“封孔”，同時還可對鎂合金表面起到裝飾性作用。但是，由于鎂合金微弧氧化陶瓷層與一般陶瓷層在結構和組成上存在較大差異，因此，微弧氧化陶瓷層化學鍍鎳前處理及活化工藝就顯得尤為重要。
當前，針對鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳的活化工藝主要有貴金屬體系和非貴金屬體系。例如專利ZL 00103011. 6和200510031184主要公開了鈀和銀鹽的活化工藝，雖然能得到性能較好的化學鍍鎳層，但是金屬鈀和銀價格昂貴，如果鎂合金試樣面積較大，其成本會大大增加；專利200910232926主要公開了一種無鈀酸性活化工藝，其無機酸組成濃度為3 10%的磷酸或者硝酸，對鎂合金微弧氧化工件表面會有輕微的刻蝕和損傷，應用范圍會受到限制。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳無鈀活化方法及應用，該方法降低了鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳的成本，減少活化過程對工件表面的損傷。
本發明技術方案如下
一種鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳無鈀活化方法，包括以下步驟
(I)預鍍鎳將表面已制備微弧氧化陶瓷層的鎂合金試樣放入預鍍鎳溶液中，取出后用去離子水洗滌；所述預鍍鎳溶液為乙酸鎳的醇溶液，鎳鹽濃度I 10g/L，溶劑為甲醇或乙醇；
(2)活化將步驟(I)中預鍍鎳后的鎂合金試樣放入活化溶液中，取出后用去離子水洗滌，再浸入到化學鍍鎳液中；所述活化溶液為硼鹽的醇溶液，硼鹽的濃度I 10g/L ;溶劑為甲醇或乙醇；所述硼鹽為硼氫化鈉或硼氫化鉀。
預鍍鎳時間10 30秒，活化時間I 10分鐘。
所述預鍍鎳和活化過程在室溫條件下進行。
上述方法適用于AZ、ZM、MB為基體的鎂合金微弧氧化陶瓷層如AZ91D、AZ31B、 ZM5、ZM6、MB5 等。
上述方法適用于硫酸鎳和堿式碳酸鎳為主鹽的鎂合金化學鍍鎳液。
本發明的優點及有益效果如下
1、本發明原料來源廣泛，成本低廉；溶液低毒環保；活化液體系偏中性，減少活化過程對工件表面的損傷。
2、采用本發明在微弧氧化陶瓷層表面形成的鍍鎳層均勻，結合強度大(18 24MPa 之間)。
3、本發明立足于實際工程化應用，其工藝過程在室溫條件下即可進行，是一種操作性較強的鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳的活化工藝。


圖1為本發明鎂合金微弧氧化陶瓷層表面形成鍍鎳層后的截面SEM形貌。
具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明做進一步描述。
實施例1
1、預鍍鎳和活化液的配置。用乙酸鎳、硼氫化鈉分別配置成乙醇溶液，其中乙酸鎳的濃度為2g/L，硼氫化鈉的濃度為8g/L。
2、鎂合金化學鍍鎳溶液的配置。按下列配方稱取藥品硫酸鎳25g，次亞磷酸鈉 20g，檸檬酸鈉20g，硼酸20g，乳酸15ml，硫脲微量。將上述藥品分別用少量蒸餾水溶解，然后混合稀釋至1L，用氨水調節pH值至7. 0-8. O。
3、將采用AZ31B為基體的鎂合金微弧氧化陶瓷試樣先浸入到乙酸鎳的乙醇溶液中預鍍鎳15秒，取出用去離子水洗凈，再浸入硼氫化鈉的乙醇溶液中活化4分鐘之后，取出用去離子水洗凈。最后將試樣置于步驟2所配置的鍍液。化學鍍鎳的工藝參數為溫度常溫，時間為70分鐘，獲得的化學鍍層厚度為10 20 μ m。鍍鎳層表面均勻(圖1)，與基體結合力好，其結合力在20 22MPa之間。
實施例2
1、預鍍鎳和活化液的配置。用乙酸鎳、硼氫化鉀分別配置成甲醇溶液，其中乙酸鎳的濃度為6g/L，硼氫化鉀的濃度為7g/L。
2、鎂合金化學鍍鎳溶液的配置。按下列配方稱取藥品硫酸鎳20g，次亞磷酸鈉 25g，檸檬酸15g，丁二酸20g，乳酸10ml，鑰酸銨微量。將上述藥品分別用少量蒸餾水溶解， 然后混合稀釋至1L,用氨水調節pH值至5. 5-6. 5。
3、將采用AZ91D為基體的鎂合金微弧氧化陶瓷試樣先浸入到乙酸鎳的甲醇溶液中預鍍鎳20秒，取出用去離子水洗凈，再浸入硼氫化鉀的甲醇溶液中活化6分鐘之后，取出用去離子水洗凈。最后將試樣置于步驟2所配置的鍍液。化學鍍鎳的工藝參數為溫度常溫，時間為50分鐘，獲得的化學鍍層厚度為10 20 μ m。鍍鎳層表面均勻(圖1)，與基體結合力好，其結合力在19 24MPa之間。
實施例3
1、預鍍鎳和活化液的配置。用乙酸鎳、硼氫化鉀分別配置成甲醇溶液，其中乙酸鎳的濃度為2g/L，硼氫化鉀的濃度為4g/L。
2、鎂合金化學鍍鎳溶液的配置。按下列配方稱取藥品堿式碳酸鎳10g，次亞磷酸鈉20g，氟化氫銨20g，檸檬酸鈉20g，乙酸鈉20g，硫脲微量。將上述藥品分別用少量蒸餾水溶解，然后混合稀釋至1L,用氨水調節pH值至5. 8-6. 2。
3、將采用MB5為基體的鎂合金微弧氧化陶瓷試樣先浸入到乙酸鎳的甲醇溶液中預鍍鎳20秒，取出用去離子水洗凈，再浸入硼氫化鉀的甲醇溶液中活化8分鐘之后，取出用去離子水洗凈。最后將試樣置于步驟2所配置的鍍液 。化學鍍鎳的工藝參數為溫度常溫， 時間為60分鐘，獲得的化學鍍層厚度為10 15 μ m。鍍鎳層表面均勻(圖1)，與基體結合力好，其結合力在18 23MPa之間。
權利要求
1.一種鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳無鈀活化方法，其特征在于包括以下步驟(1)預鍍鎳將表面已制備微弧氧化陶瓷層的鎂合金試樣放入預鍍鎳溶液中，取出后用去離子水洗滌；所述預鍍鎳溶液為乙酸鎳的醇溶液，鎳鹽濃度I 10g/L，溶劑為甲醇或乙醇；(2)活化將步驟(I)中預鍍鎳后的鎂合金試樣放入活化溶液中，取出后用去離子水洗滌，再浸入到化學鍍鎳液中；所述活化溶液為硼鹽的醇溶液，硼鹽的濃度I 10g/L ;溶劑為甲醇或乙醇；所述硼鹽為硼氫化鈉或硼氫化鉀。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于預鍍鎳時間10 30秒，活化時間I 10分鐘。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述預鍍鎳和活化過程在室溫條件下進行。
4.一種如權利要求1所述方法的應用，其特征在于該方法適用于AZ、ZM、MB為基體的鎂合金微弧氧化陶瓷層；適用于硫酸鎳和堿式碳酸鎳為主鹽的鎂合金化學鍍鎳液。
5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于所述基體為AZ91D、AZ31B、ZM5、ZM6或MB5。
全文摘要
本發明公開了一種鎂合金微弧氧化陶瓷層表面化學鍍鎳無鈀活化方法及應用，屬于鎂合金表面處理技術領域。本發明分預鍍鎳和無鈀活化兩個步驟。預鍍鎳采用乙酸鎳的醇溶液，鎳鹽濃度1～10g/L，預鍍鎳時間10～30秒；無鈀活化采用硼氫化鈉或者硼氫化鉀的醇溶液，硼鹽濃度1～10g/L，活化時間為1～10分鐘。鎂合金微弧氧化陶瓷層試樣采用本發明活化后進行化學鍍鎳，可在陶瓷層表面形成均勻性好，結合強度大的金屬鎳層。本發明原料來源廣泛，成本低廉；工藝過程在室溫條件下進行，溶液低毒環保；活化液體系偏中性，減少活化過程對工件表面的損傷，能滿足實際工程化應用的要求。
文檔編號C23C18/18GK103014680SQ20111028894
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者杜克勤, 郭興華, 王勇, 張偉, 郭泉忠 申請人:中國科學院金屬研究所