镁或其合金化学镀镍镀液的制作方法
专利名称：镁及镁合金化学镀镍溶液的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种镀液，特别是一种用于镁及其合金化学镀镍的镀液。
背景技术：
镁及其合金是工程应用最轻的结构材料，具有较高的比强度和比刚度、优异的电磁屏蔽性能、良好的机械加工和铸造性能以及储氢、超导等方面的发展潜力，其制品回收率高，绿色环保、无污染，是发展新一代高科技材料的理想基材，在航空、汽车制造、电子产品等领域得到广泛应用。但由于镁合金电极电位低、化学活性大，其耐腐蚀问题长期以来未能得到很好的解决，限制了其应用范围。化学镀镍作为一种简便高效的表面处理方法，镀层质量高，耐腐蚀性能好，不受材料种类和形状的限制，在各个领域得到了很好的应用，特别是在表面要求导电、导热、钎焊的场合。
镁合金化学镀镍工艺研究起步较晚，在20世纪50年代，现在已有相关标准可循，如美国材料与试验协会的ASTM-88、B480-88标准。标准中采用的主要盐类为碱式碳酸镍。由于碱式碳酸镍只溶于酸，难溶于水，常规制备方法中需用氢氟酸来溶解碱式碳酸镍，不仅溶解时间较长，而且所用的氢氟酸对人体和环境有毒性。同时碱式碳酸镍价格较高，不利于工业生产控制产品成本。
目前国内关于镁合金化学镀镍溶液的专利（如CN）对镀层表面光亮度没有具体的论述，通过改进添加剂，可以在镁合金上获得光亮的化学镀镍层，提高产品的外观质量，获得的镀层可以作为产品的最终表面，且所添加的化学物质价格低廉，符合环保要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有镁或镁合金化学镀镍溶液配方中的缺陷和不足，提供一种溶液配置简单、成本低、镀层光亮、结合强度好、耐腐蚀性能好的镁或镁合金化学镀镍溶液。
本发明采用如下技术方案
镁及合金化学镀镍溶液的化学组分及其质量百分比为：硫酸镍(NiSO4·6H2O)2％～4％、次磷酸钠(·H2O)2％～3％、柠檬酸(·H2O)0.5％～0.75％、乳酸(CH3CH(OH)COOH)0.5％～0.75％、氟化物0.5％～1.5％、添加剂0.05％～0.2％，余量为水。氟化物为氢氟酸、氟化氢铵中的一种或两种的混合物，其比例任意。添加剂为含铅化合物、硫脲、糖精钠、聚乙二醇中的两种或两种以上的混合物。
化学镀液的配制方法是，用少量的水（自来水、蒸馏水、去离子水）溶解上述化学药品，然后加水混合稀释，用氨水调节pH值至6.2±0.2，即配制出镀液。
本发明提供的化学镀镍溶液具有如下优点：1、采用硫酸镍替代碱式碳酸镍，大大降低了化学镀成本，提高了镀液配置效率，提高了工作效率，不需要使用高浓度氢氟酸，降低了对人体和环境的毒性。
2、采用柠檬酸和乳酸复合络合剂，能保持化学镀速度恒定，降低初始沉积速度，提高镀层表面质量，并且对镀液有极好的缓冲作用，有效地维持镀液PH值在5.8-6.2之间。
3、使用本发明的添加剂，能使化学镀过程中镀液保持稳定，防止分解，获得光亮的镀层表面。
4、采用本发明镀液获得的化学镀层结合强度好，耐腐蚀性能优良，表面外观光亮。
5、本发明化学镀镍液镀速在13μm～18μm之间，镀层磷含量在9.5％～10.2％之间，镀层平均硬度为425(HV100)，可作为产品的最终表面。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进一步说明。
例1：按下列配方称取（量取）硫酸镍20g、次磷酸钠20g、柠檬酸5g、乳酸5ml、氢氟酸5ml、醋酸铅0.0005g、硫脲0.0005g，分别用少量蒸馏水溶解后混匀、定容至1L，用氨水调节pH值为6.2。
将40mm×40mm×2mm的镁合金板用600目水磨纸打磨、碱洗除油、酸洗、活化后放入加热至80℃的化学镀液中浸泡2h，取出用蒸馏水清洗。
采用金相法测量镀层厚度，将镀层厚度除以化学镀时间得到化学镀速度，本实施例中化学镀速度为15.7μm/h。
通过EDS分析测量镀层中的磷含量，本实施例镀层中的磷含量为9.8％wt。
采用HX-200显微硬度计(载荷100g)测量涂层的硬度，本实施例中涂层的平均硬度为436(HV100)。
按照国标GB/-92规定的弯曲试验、锉刀试验、划线试验方法对本实施例得到的样品涂层与基体的结合强度进行评价，试验结果显示，涂层与基体结合牢固，无脱落、剥落现象。
腐蚀试验采用YWX/Q-250盐雾腐蚀试验箱进行。盐雾试验参数为喷淋溶液5%氯化钠水溶液，pH=6.8，试验箱温度35℃±2℃，压缩气体预热温度37℃±2℃，试样放置为垂直悬挂，5个平行试样，连续喷淋时间96h。盐雾试验结束后，将试样从试验箱中取出，用蒸馏水清洗、烘干，置于立体显微镜下观察试样表面形貌。将得到的形貌图片与国标GB/T6461-2002中的标准图片进行对比，可以看出涂层对基体的防护等级为防护级7级。
例2：按下列配方称取（量取）硫酸镍30g、次磷酸钠30g、柠檬酸7.5g、乳酸7.5ml、氟化氢铵15g、糖精钠2g、聚乙二醇0.0005g、硫脲0.0005g，分别用少量蒸馏水溶解后混匀、定容至1L，用氨水调节pH值为6.2。
将40mm×40mm×2mm的镁合金板用600目水磨纸打磨、碱洗除油、酸洗、活化后放入加热至80℃的化学镀液中浸泡2h，取出用蒸馏水清洗。
本实施例所得样品的化镀速率为13μm/h，磷含量为10.2%wt，镀层硬度为425(HV100)，镀层与基体结合牢固，经过96h中性盐雾试验后基体的防护等级为防护等级9级。
例3：按下列配方称取（量取）硫酸镍25g、次磷酸钠25g、柠檬酸6g、乳酸5ml、氟化氢铵10g、氢氟酸5ml、醋酸铅0.0001g、糖精钠0.5g、硫脲0.0001g，分别用少量蒸馏水溶解后混匀、定容至1L，用氨水调节pH值为6.2。
将40mm×40mm×2mm的镁合金板用600目水磨纸打磨、碱洗除油、酸洗、活化后放入加热至80℃的化学镀液中浸泡2h，取出用蒸馏水清洗。
本实施例所得样品的化学镀速率为14μm/h，磷含量为9.8%wt，镀层硬度为445(HV100)，镀层与基体结合牢固，经过96h中性盐雾试验后基体的防护等级为8级。
实施例4 按下列配方称取（量取）硫酸镍20g、次磷酸钠20g、柠檬酸7g、乳酸7ml、氟化氢铵5g、氢氟酸10ml、醋酸铅0.0001g、糖精钠0.1g、硫脲0.0001g、聚乙二醇0.0001g，分别用少量蒸馏水溶解后混匀、定容至1L，用氨水调节pH值为6.2。
将40mm×40mm×2mm的镁合金板用600目水磨纸打磨、碱洗除油、酸洗、活化后放入加热至80℃的化学镀液中浸泡2h，取出用蒸馏水清洗。
本实施例所得样品化学镀速度为18μm/h，磷含量为10％wt，镀层硬度为423(HV100)，镀层与基体结合牢固，经过96h中性盐雾试验后基体的防护等级为防护等级9级。
权利请求
1.一种镁及镁合金化学镀镍溶液，其特征在于：所述镀液的化学组分及质量百分比为：硫酸镍2％～4％，次磷酸钠2％～3％，柠檬酸0.5％～0.75％，乳酸0.5％～0.75％，氟化物0.5％～1.5％，添加剂0.05％～0.2％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的镁或合金化学镀镍溶液，其特征在于：所述氟化物为氢氟酸和氟化氢铵中的一种或者两种的混合物，其比例任意。
3.根据权利要求1或2所述的镁及其合金化学镀镍溶液，其特征在于：所述的添加剂为含铅化合物、硫脲、糖精钠、聚乙二醇中的两种或两种以上的混合物。
全文摘要
本发明提供了一种镁及其合金化学镀镍溶液，该溶液配置简单、成本低、镀层光亮、结合强度好、耐腐蚀性能好。
文件编号/8552
公开日期：2007年1月17日 申请日期：2006年6月21日 优先权日期：2006年6月21日
发明人：余新泉、郑震、孙仰山、薛峰 申请人：东南大学