镁合金前处理工艺

        对镁合金进行电镀或化学镀的最重要问题是正确的前处理,一旦形成适当的底层,可以进一步镀覆我们所需性能的金属或合金。目前最为常用的底层为浸锌层和直接化学镀镍层。所形成的底层必须无孔,否则进一步进行电镀或化学镀时会产生更多的孔隙,难于获得均匀的镀层。镁合金的前处理工序复杂、耗时,需精确控制方能获得良好的结合力及耐蚀性,并且前处理过程因合金而异。对于不同型号的镁合金或所采用的镀液不同,前处理的方法也不同。下面简要介绍一下一些基于浸锌、直接化学镀镍等方法的不同前处理工艺。

1、浸锌

        基于浸锌已发明了许多前处理工艺,主要有Dow工艺、Norsk2Hydro工艺及WCM工艺。各种方法的处理过程大致如下:

        ①  Dow工艺:除油阳极清洗酸蚀酸活化浸锌镀铜

        ②  Norsk2Hydro工艺:除油酸蚀碱处理浸锌镀铜

        ③  WCM工艺:除油酸蚀氟化物活化浸锌镀铜

        Dow工艺发展最早,但得到的浸锌层不均匀、结合力差。改进的Dow工艺在酸活化后加入了碱活化步骤,在AZ31、AZ91镁合金上得到的Ni2Au合金镀层结合力良好,前处理时间也明显缩短。Norsk2Hydro工艺同Dow工艺相比,在结合力、耐蚀性、装饰性方面都有所提高,AZ61镁合金经此前处理后得到的Cu/ Ni/ Cr多层镀层达到了室外应用的标准。但经研究表明,经Dow工艺和Norsk2Hydro工艺处理得到的浸锌层多孔,热循环性能不好。

        在三种工艺中,WCM工艺获得的浸锌层最均匀,且耐蚀性、结合力、装饰性等方面效果均最好,是一种较成功的前处理方法。然而三种方法的共同缺点为:当镁合金中铝含量过高时,沉积层质量不好,且镁合金表面镁含量较丰富的区域会优先溶解,限制了它们的应用。

        浸锌过程需精确控制,以确保膜层具有足够的结合力,否则会在基体金属的金属间相上形成海绵状、结合力差的非均匀层。紧接着进行的预镀铜过程也有许多缺点,首先这是一个电镀过程,对于形状复杂的镀件电流密度分布不均匀,尤其在孔洞及深凹处难于形成均匀的镀层,在低电流密度区,铜的沉积速度较慢,这样锌会置换镀液中的阳离子,进而会暴露基体,镁更容易置换,通过置换反应直接在镁合金表面形成的铜层结合力差、多孔、易于腐蚀。其次,镀液中含有剧毒的氰化物,产生的废液处理费用较高。因此,有人采用电镀锌之后焦磷酸盐电镀铜来代替氰化镀铜,声称获得的锌层厚度达0. 6μm ,适用于大多数镁合金,随后进行电镀或化学镀,可获得结合力良好的镀层,电镀锌及浸锌可同时进行也可分开进行。

        除油碱洗酸洗活化浸锌电镀锌预镀铜另一种前处理方法在镀铜时采用含有硅酸盐的镀液,对于形状复杂的镁合金也可获得均匀的镀层,耐蚀性、可焊性、导电性、结合力等性能均良好,前处理后可以电镀或化学镀各种金属。电镀锌后增加电镀锡步骤可以提高镀层的耐磨性能。

2、直接化学镀镍

        对于AZ91铸造镁合金进行浸锌处理时相当困难,当前发现了一种新的前处理方法,直接在镁合金表面化学镀镍,得到的镀层均匀、结合力良好,处理流程如下:

        前处理碱洗酸蚀氟化物活化化学镀镍酸蚀、碱蚀、活化及化学镀对结合力均会产生很大影响。浸蚀、活化不充分将导致镀层结合力不好。氟化物活化可以用HF或NH4HF2 ,用HF活化会产生很宽的电化学窗,而NH4HF2活化后电化学窗很窄(pH值5. 8～6. 0 ,温度75～77℃)。酸腐蚀采用铬酸时会严重腐蚀镁基体并产生还原的铬层,但随后的氟化物活化可以去除铬层,并可以通过控制镁合金表面的钝化来控制镍沉积速度。对于MA28镁合金,有人研究了氟化物钝化对化学镀镍的影响,镀液中含有氟化物,作用是在化学镀过程中抑制镁合金基体的腐蚀,得到的镀层结合力好,但镀液使用寿命很短,工业化生产无法接受,加入络合剂氨基乙酸可以起到稳定镀液的作用。

        化学浸蚀氟化物活化中和化学镀镍直接化学镀镍的优点是溶液不含Cl -、SO42 - ,获得的镀层结合力好、耐蚀性强,存在的问题是传统的化学镀镍溶液呈酸性会腐蚀基体,可以采用微酸性溶液,减缓对基体的腐蚀。