[发明专利]一种镁及镁合金表面电镀铜的方法

说明书

技术领域

本项发明涉及一种镁及镁合金表面电镀铜的工艺。尤其是涉及一种镁及镁合金电镀时的电源波形。本项发明的目的之一就是提供一种在常压、低温的条件下，对镁及镁合金表面进行防护及装饰性电镀。

本发明所涉及的镁及镁合金电镀铜工艺采用的是单相全波整流方式，其特点是镀层均匀、平整、光亮，结合力好；镀层耐蚀性、耐磨性好，具有很好的保护和装饰效果。

背景技术

镁合金被誉为21世纪的绿色金属结构材料，镁是最轻的金属，它的比重只有1.73(铝为2.7，钢为7.8)，约为铝的2/3，铁的1/4，其合金是工业金属结构材料中最轻的材料。镁合金的弹性模量低，约为45000MPa。因此减震性好，能承受大的冲击载荷，适于做承受剧烈震动的零部件。如航天航空、导弹、坦克、汽车、摩托车等需要减震的零部件。

镁合金的抗拉强度约200～350MPa，与铝合金接近，但比强度高于铝合金和某些高强度钢。所以可用镁合金代替铝合金和钢材，减轻金属结构件的重量。镁合金塑性比铝低，常温条件下塑性变形小，只能在225℃以上进行压力加工，不宜进行冷压加工。但镁合金的切削性能十分良好，可以进行各种机械切削加工，也可进行氩弧焊和点焊。

镁合金的散热性不仅比塑料高，且优于铝合金，镁合金的热扩散系数为3.79×10^-5m²Ps，铝合金的热扩散系数为3.64×10^-5m²Ps，而工程塑料的热扩散系数为0。镁合金的加热与散热比铝合金快，工程塑料更是无法相比。镁合金还有很高的屏蔽电磁干扰的性能，适于做电子器材的外壳，特别适合制作手提电脑、手机、掌上电脑、数码相机等产品的外壳。

总之镁合金具有轻质耐用、减震、屏蔽的功能，比强度高、易于回收再利用、价格低廉的特点，可广泛使用在国防军工、交通运输、光学仪器及电子器件等工业领域。

影响镁合金应用的主要问题是镁合金的耐蚀性问题，由于镁的电位非常负，在某些条件下的耐蚀性较差，其应用范围受到很大限制。为了充分利用镁合金密度小、高比强度和比刚度的特点，人们一方面在不断地从合金化、热处理等方面提高镁合金的耐蚀性，另一方面就是通过表面防护方法寻求提高镁合金耐蚀的途经。

有许多工艺可在镁及镁合金表面上形成涂覆层，包括电镀、化学镀、转化膜、阳极氧化、有机涂层、气相沉积层等。其中最为简单有效的方法就是通过电化学方法在镁及镁合金基体上镀一层所需性能的金属或合金，即电镀。镁及镁合金表面电镀的目的有两个：一是防护，二是美观，即镁及镁合金表面具有防护装饰性镀层。电镀后的镁及镁合金产品主要用于高速运动物体的零部件上及需要搬运制品和便携产品的零部件上，其中首选的应用领域是汽车、摩托车及自行车等行业，其次是便携式电子产品，如笔记本电脑、移动电话、随身听等。

国际上比较成熟的解决镁及镁合金表面防腐装饰处理技术主要有两种，其一是涂料涂装，其二是金属电镀。前者是目前镁合金表面处理的传统方法，但对镁合金表面要求高光泽装饰、耐磨、耐热条件下使用，则涂料涂装则不能满足要求，这就需要用金属镀层来解决。然而镁合金在常规的电镀槽液中极不稳定，镁合金件不能直接进入槽液进行电镀。通常需要对镁及镁合金表面进行预处理，然后可用常规电镀，达到对镁合金表面防护装饰之目的。

目前镁及镁合金电镀进行预处理的方法国内外主要采用美国ASTM推荐的标准方法，是Dow公司开发的浸锌法，其预处理采用了浸锌和氰化物镀铜工艺。该技术不仅工艺复杂，且采用了有毒的氰化物。美国专利6068938描述了采用电镀锌之后焦磷酸盐电镀铜来代替氰化镀铜；国内也有采用焦磷酸盐代替氰化物技术；日本专利59050194描述镁合金前处理后，在镀铜时采用含有硅酸盐的镀液。上述这些工艺电镀铜所用的电镀电源均为普通的直流电源，镀层的均匀性、平整性以及与金属基体的结合力等方面并非十分理想。

发明内容

作为基体的镁合金包括铸造镁合金和变形镁合金，其中优选的是压铸镁合金，如Mg-Mn系列、Mg-Al-Zn系列、Mg-Al-Zr系列等镁合金制品。