[发明专利]一种在镁合金微弧氧化膜表面制备复合镀镍层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在镁合金微弧氧化膜表面制备复合镀镍层的方法，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

镁合金是金属结构材料中密度最小的金属，与铝合金相比，其弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力大等特点，是满足汽车轻质化、环保化和性能优化发展的最具潜力的金属结构材料，也是二十一世纪最有应用前景的金属材料之一。此外，镁合金还具有比强度高、比刚度高、阻尼性好、导热性好以及减振性好等优越性能，作为钢铁、铝、塑料等材料的替代品，在汽车工业、宇航工业及电子工业等领域具有广泛的应用前景。然而迄今为止，其应用潜力和现实之间依然存在巨大的反差，这是由于镁是极其活泼的金属，标准电极电势为-2.36V(vs.SCE)，其热力学稳定性差，且氧化物(膜)结构疏松，致使镁合金的耐腐蚀能力较差，这导致了镁合金在潮湿的大气、海水和土壤中都将会发生很严重的腐蚀，这严重的阻碍了镁合金在众多领域的应用。此外，镁合金的化学活性较高，对涂/镀层的完整性、抗机械损伤能力要求较高，这就要求防护层(涂/镀层)的完整性、抗机械损伤能力须达到较高水平，而现有的涂/镀层技术均难以满足实际需求。因此开发高硬耐蚀的防护层新技术是推动镁合金应用的关键所在。镁合金表面处理在实际应用中是十分重要的。表面改性的方法很多，如电化学法、化学法、热加工法等。一些新型的表面处理方法如激光表面处理、氮化铬涂层、镁合金表面沉积铝等。但至今为止，世界各国还没有能开发出一种抵抗恶劣环境的适用于镁合金基体的防护层。

为了提高金属镁的表面防腐和耐磨能力，国内外学者开发了众多的表面改性及涂/镀层工艺，如在镁合金微等离子体电解氧化膜表面复合非晶态Ni-P沉积层可获得与基体结合牢固且耐蚀抗刮伤的硬膜，是一种有效可行的技术思路。一方面，完整的镀镍层对多层陶瓷膜可起到封闭作用，避免了镁合金基体与腐蚀介质的直接接触，另一方面由于金属镍的化学稳定性好、硬度高，具有良好的耐磨和抗蚀性。但镁合金陶瓷膜具有多孔结构，直接在其表面进行化学镀，由于镀层金属比镁合金电位高，与镁合金接触后很容易发生双金属电偶腐蚀。尤其对于形状复杂或大面积镀件难以获得均匀无缺陷的镀层。这种结构缺陷的形成很容易出现局部双金属腐蚀或微观电偶腐蚀现象，造成镁合金部件力学性能的恶化，这样反而会大大加快腐蚀过程，造成灾难性的后果。而且镁合金基体表面直接化学镀镍的工艺中，前处理液中需加入F^-和Cr⁶⁺，或采用钯盐活化，既造成了对环境的污染和破坏，又提高了成本，不利于工程化的生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在镁合金微弧氧化陶瓷涂层表面封孔并制备复合化学镀镍涂层的方法，用来提高镁合金基体耐蚀和耐磨的综合性能，并提高复合涂层的导电性，解决了镁合金抗刮伤和耐腐蚀的防护要求。

本发明是通过下列技术方案来实现的：

一种在镁合金微弧氧化膜表面制备复合镀镍层的方法，首先在镁合金基体表面进行微弧氧化，在其表面形成微弧氧化膜；然后采用含有镍盐的纳米自组装渗透剂对微弧氧化后的基体进行封孔，再用硼氢化钠的醇溶液进行预镀镍处理，最后对预镀镍后的基体进行复合化学镀镍处理，从而在镁合金表面形成镁合金微弧氧化-复合化学镀的复合涂层。具体包括如下步骤：

（一）镁合金基体表面微弧氧化

将镁合金基体经过打磨、抛光、除油等预处理后，用来去除表面氧化膜和杂质。然后将镁合金基体（作为阳极）放入电解液中采用高电压脉冲方式对基体进行微弧氧化处理。微弧氧化的电解液组成如下：硅酸钠2～25g/L，氢氧化钠1～10g/L，碳酸钠5～8g/L，其余为去离子水，电解液温度为20～60℃；所述高电压脉冲方式其脉冲频率为100～2000Hz，电流密度为1～5A/dm²，氧化时间为20～120分钟。所制备的氧化膜厚度为5～45μm，该氧化膜为多孔陶瓷膜，孔隙率为20%～50%，孔径为2～8μm。

（二）封孔和欲镀镍处理

（1）封孔处理：

（a）含有镍盐的纳米自组装渗透剂的制备

所述含有镍盐的纳米自组装渗透剂是将纳米自组装渗透剂和乙酸镍的醇溶液及去离子水按1:（0.2～0.5）:（1～2）的重量比例混合后，搅拌20～30min，静置销泡即可。

所述纳米自组装渗透剂是将下述原料中各组分混溶后，搅拌条件下水解2～3天至混合液澄清后获得；所述原料中各组分按重量份数计，组成如下：

硅烷混合液    40~55份

水解催化剂    0.2~1份