[其他]超塑性锌--铝合金工件化学镀镍工艺

说明书

一种超塑性锌－铝合金工件化学镀镍工艺，该工艺可用于锌－铝制成的各种结构复杂的表面硬化处理，以改善工件的磨损性能，其镀层与基体有良好的结合力，镀件表面硬度可达到ＨＶ≥６００ｋｇ／ｍｍ²。本发明的主要特征是预电镀镍后不经活化处理就直接化学镀镍，形成一个在镍上化学镀镍的自催化过程，使化学镀镍能顺利进行。本发明由：１、喷砂及浸蚀的前处理；２、预电镀镍；３、化学镀镍三个工序组成。

本发明是关于超塑性锌-铝合金工件表面硬化处理。

利用超塑性锌-铝合金的高延伸率与低流变阻力的特性，可将其制成结构复杂的工件。但是，超塑性锌-铝合金工件硬度低（HV≤100kg/mm²）不耐磨损，必须通过表面硬化处理提高其硬度，方能得到广泛应用。日本金子富士男等人（1）报导过在锌-铝合金上化学镀镍的实验，他是通过合金试片在磷酸溶液中浸渍、用研磨布抛光，焦磷酸铜溶液置换镀铜，镀铜层在硝酸银活化液中活化处理，然后进行碱性化学镀镍，我们实验证明，上述工艺尚存不足之处：1、用研磨布布对外形复杂的镀件进行抛光是很难的，另外，置换铜层在表面易产生沉淀，影响了化学镀层的质量，我们认为焦磷酸铜溶液置换铜的预镀其结合力不如采用氰化镀铜工艺，但后者伴随着大量剧毒物质排放而污染环境。2、在铜上用硝酸银或氰化钯进行活化才能在铜层上化学镀镍，而活化过程残存微量的活化剂会沾污化学镀液，会使镀液很快就分解失效，本来活化用的贵金属盐价格就很昂贵，加之镀液不能连续使用，必然会使成本增加。3、活化后在碱性化学镀镍中施镀，其镀层磷含量很少^{（2）～（4）}，而加热后镀层的耐磨性及硬度是随着磷含量的增加而提高的^（5）。4、采用上述工艺其镀层的结合力及耐蚀性能较差，经大气暴露一段时间后镀层变色剥落。（1）

本发明的目的是为超塑性锌-铝合金工件提供一种化学镀镍表面硬化工艺，该工艺可改善工件的耐磨性能，而且镀层与基体有良好的结合力，镀件表面硬度可达到HV≥600kg/mm²。

本发明的主要特征是不需要通过贵金属活化处理，预电镀镍后，直接化学镀镍，形成一个在镍上化学镀镍的自催化过程，使化学镀镍能顺利进行，发明组成如下：

1、表面前处理：工件经除油及水冲洗后，在1～2.5大气压下采用100～300m的砂粒对工件表面均匀喷砂，这样可以产生一个具有锁合作用的咬蚀结点，从而使预镀镍层能与基体有良好的结合。同时可以除去超塑性成型时未清洗净的油污及氧化皮，否则预镀镍层将起泡剥落。表面前处理时要合理的选择压力和喷砂粒度，因为风压及砂粒太大都能损伤工件的表面，从而影响镀层的表面粗糙度。

2.浸蚀：水洗后在0.5～2%的稀硫酸（重量%）中，温度为15～30℃将工件浸蚀0.1～0.5分钟，然后用冷水漂洗，这样可去掉工件表面的氧化物灰，使其有一个活性的表面，为预镀镍的沉积提供了有利的条件。

3.预电镀镍：先采用大电流冲镀，电流密度为2～6A/dm²。时间3～7分钟，然后降到电流密度为0.5～2A/dm²进行电镀。电镀时间为5～15分钟，镀镍温度为45～65℃，pH为7～8，电镀液组成为：

硫酸镍 0.35～0.70克分子/升

柠檬酸钠 0.40～0.80克分子/升

硼酸 0.30～0.70克分子/升

氯化钠 0.20～0.50克分子/升

采用大电流冲镀可使镍在锌-铝合金表面沉积时成核速度超过晶粒长大速度，从而可得到致密的细晶镀镍层，在这样的工件表面上再采用小电流的电镀则会使镍在已成核的晶粒上长大。电流密度小不利于在复杂形状的工件成核，但过大电流的长时间冲镀会引起工件表面的过热发黑，因此冲镀时间的控制也是很重要的。另外，冲镀后的电镀时间更为重要，电镀时间短，预镀层薄，化学镀时镀液就会渗过预镀层腐蚀锌-铝合金的基体，预镀时间长，镀层过厚即不经济也会使镀层增加应力，从而也影响到镀层同基体的结合力。

4.工件经水冲洗后，即可投入化学镀液中施镀，其温度80～90℃，pH为4.5～5，沉积速度为20～25m/小时，化学镀液组成如下：