[发明专利]一种通过半光亮镀镍工序降低轮毂电镀层低内应力的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，具体涉及一种通过半光亮镀镍工序降低轮毂电镀层低内应力的工艺。

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

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ASTMB480-88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。

CN 101280445A公开了采用无氰无铬镀前处理溶液在镁合金摩托车轮毂上组合电镀的工艺，通过电镀镍和焦铜作为双层打底镀层，然后进行Cu/Ni/Cr组合镀层电镀，在镁合金摩托车轮毂表面获得高耐蚀性Cu/Ni/Cr组合金属镀层。该工艺在镁合金摩托车轮毂表面获得的金属镀层结合力强、耐蚀性高，并且具有保障人员身体健康和避免环境污染的突出特点。

但是上述文献并没有研究内应力的问题。而电镀层一般会产生内应力,这种内应力会影响轮毂的力学性能，导致轮毂在使用过程中容易出现开裂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种通过半光亮镀镍工序降低轮毂电镀层低内应力的工艺。所述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、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)化合物的同时，降低镀层的内应力避免使用过程中的容易开裂现象。

本发明研究了镁合金材料多层电镀过程中的镀层内应力变化,结果表明半光亮镍镀层内应力增加最显著。且进一步发现半光亮镍镀层内应力与镀液pH、阴极电流密度、电镀温度、镀液组成有着密切关系,由此通过开发新的半光亮镀镍工艺提出了降低铝合金轮毂电镀层内应力的措施。