[发明专利]镁合金摩托车轮毂表面电镀工艺

说明书

技术领域

背景技术

镁合金具备重量轻、比强度高、抗冲击减震性等优异性能，被认为是汽车工业中极好的铝合金替代品。镁合金应用于汽车工业，可以减轻汽车重量，是降低能耗和减少废气排放的一个有效途径。轮毂是占整车重量较大的部件之一，利用镁合金作为制造轮毂的材料，可以达到有效减轻车重的目的。目前，由镁合金制造的轮毂已经大量应用在摩托车上。然而，镁合金的化学性质非常活泼，耐蚀性能差，在使用环境中易于发生点蚀和电偶腐蚀等破坏，对于摩托车的安全构成严重威胁。因此，腐蚀防护是镁合金在汽车领域应用时最重要的问题之一。

目前，在镁合金摩托车轮毂上电镀金属组合镀层，国际上相关的文献和专利技术报道很少。美国材料实验协会制定的ASTM B480-88标准中，建议了两种在镁合金表面镀覆金属镀层的方法，即氰化物预镀铜工艺和直接化学镀镍工艺，其工艺流程分别为(1)机械打磨→除油→酸浸蚀→活化→浸锌→氰化物预镀铜→化学镀镍或电镀；(2)机械打磨→除油→酸浸蚀→氢氟酸活化→化学镀镍→钝化封孔。镁合金浸锌后氰化物镀铜的预镀工艺还有Dow工艺、Norskhydro工艺和WCM工艺。为了避免氰化物的使用带来的人体健康危害和环境污染，后来开发了浸锌后电镀锌或者焦磷酸盐电镀铜的预镀工艺。现有的镁合金电镀处理技术虽然可以在镁合金表面成功地获得金属镀层，但存在以下几个方面的缺陷和不足：

(1)镁合金氰化物预镀铜工艺使用了剧毒的氰化物，对人体健康危害大且污染环境。Dow工艺、Norskhydro工艺和WCM工艺不稳定，操作窗口窄，施镀后镀件缺陷多。

(2)镁合金直接化学镀镍工艺使用了含六价铬Cr(VI)和氢氟酸的前处理溶液，对人体健康危害大且污染环境；化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系，镀液的使用寿命短，生产成本高。

(3)镁合金浸锌后电镀锌工艺所获得的锌金属层仍然是一种难镀金属，还需要经过特别的预镀处理后才能进行常规电镀，如镀酸铜、亮镍等。这使镁合金电镀处理的工艺流程变得繁琐，生产成本提高。因此，电镀锌层一般作为镁合金上最终镀层，不再作其它组合镀层的电镀，其防腐蚀效果有限。

(4)镁合金浸锌后在焦磷酸盐溶液中直接电镀铜，容易出现铜镀层与镁合金基底结合力不良。因为焦磷酸根离子对铜离子的络合能力差，镁合金基底与金属铜的电势相差很大，在焦磷酸盐溶液中电镀铜时，基底镁与铜离子发生剧烈的置换反应，使得铜镀层与基底的结合力下降。预镀层的致密性不够，在镀酸铜时镀件腐蚀。

(5)已有文献报道的镁合金金属镀层镀覆技术只是实验室结果，未见镁合金产品的电镀工业应用；研究大都集中在镁合金电镀的前处理，没有提出镁合金组合电镀技术的完整方案。

发明内容

本发明针对现有镁合金摩托车轮毂镀覆金属镀层方法的缺陷，提出一种新的电镀工艺，该工艺可以在镁合金摩托车轮毂表面获得结合力强、耐蚀性高的金属镀层，同时避免使用对人体健康和环境危害大的氰化物和六价铬Cr(VI)化合物。

本发明的技术解决方案是：一种镁合金摩托车轮毂表面电镀工艺，其特征在于：该工艺流程为：机械抛光→除蜡→碱洗→酸洗→活化→浸锌→电镀镍→焦磷酸盐镀铜→电镀酸铜、半光亮镍、亮镍和铬，其中在上述各步骤间分别用一次水水洗，且电镀镍步骤的溶液配方与操作条件为：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O)：100-120g·dm^-3，氟化物(F^-)：1.0-1.5mol·dm^-3，柠檬酸铵((NH₄)₃C₆H₅O₇)：15-20g·dm^-3，糖精钠：1-3g·dm^-3，pH值：4.8-5.4，阴极电流密度：2-4A·dm^-2，温度：45-55℃，时间：20-30min。

以下对本发明工艺中各步骤进一步说明：

1、机械抛光。轮毂表面机械抛光是指用磨光、抛光等物理手段消除零件表面上存在的各种表面缺陷，如机械损伤、氧化物、表面夹杂、锈蚀、斑痕，降低镀前表面粗糙度，为零件镀覆处理提供一个良好的表面状态。这对提高镁合金摩托车轮毂上电镀层的质量、减少镀覆过程的不合格品、降低生产成本是至关重要的。