[发明专利]铝合金表面多层复合镀层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝合金表面多层复合镀层及其制备方法，属于铝合金表面防护技术领域。所述铝合金表面依次制备多孔产物膜和多层复合镀层，所述多层复合镀层由内至外依次为纳米化学复合镀镍层、电镀镍层和化学镀镍层，利用多孔产物膜多孔的结构，使多层复合镀层首先在微孔处沉积，利用钉扎效应提高镀层的结合力；通过在化学镀液中添加了纳米浓缩浆，使镀层更加均匀致密，耐蚀性和耐磨性极大改善。本发明根据牺牲阳极的原理设计出的纳米化学复合镀镍层/电镀镍层/化学镀镍层的多层结构，使镀层的耐蚀性可以抵抗中性盐雾1000小时以上。该多层复合镀层均匀、致密、耐蚀、耐磨，可以确保铝合金部件在苛刻腐蚀环境中的安全使用。

技术领域

本发明涉及铝合金表面防护技术领域，具体涉及一种铝合金表面多层复合镀层及其制备方法。

背景技术

铝合金具有密度低、强度高、加工性能好等众多优点，广泛应用于航空航天、建筑、3C等行业。但铝合金自身化学性质活泼，表面自然生成的致密氧化膜在普通的大气环境中具有极好的耐蚀性，在腐蚀性比较强的环境中，表面钝化膜很容易被破坏，使铝合金材料的安全服役性能受到极大威胁。为了改善铝合金的耐蚀性，当前已经发展了很多表面处理技术，例如阳极氧化、微弧氧化、化学氧化、有机涂层、化学镀、电镀等等。其中，化学镀操作简单、成本低，镀层具有高的硬度、良好的耐蚀性和耐磨性，尤其化学镀层是金属镀层，具有金属优异的导电导热特性，这是阳极氧化等技术无法比拟的。

然而，铝合金属于“难镀”金属。一方面，铝合金表面自然形成的氧化膜在空气中能迅速生成，将阻挡化学镀初期镀层金属离子的沉积，导致镀层的结合力很差。另一方面，铝的标准电极电位为-1.67伏(相对于标准氢电极)，常见的金属镀层镍的标准电极电位为-0.25V，如果镀层中有缺陷，铝基体将发生严重的电偶腐蚀。可见，在腐蚀比较苛刻的环境中，使用化学镀层对铝合金表面进行防护存在很大风险。

针对当前铝合金化学镀存在的问题，传统方法是采用浸锌-退锌-再浸锌-化学镀的方法，工艺十分复杂，且锌离子会进入化学镀液中影响镀层质量。后发展起来的直接化学镀方法，在镀层的结合力及耐蚀性方面还存在很多问题，对于服役环境比较复杂的情况尚无法满足使用要求。目前也有铝合金化学复合镀的研究，指在镀液中加入惰性微粒，如SiC、Al₂O₃、聚四氟乙烯、ZrO₂、TiO₂等，使之与金属共同沉积，从而获得了具有沉积金属和惰性微粒双重性能的复合材料镀层。但存在镀液稳定性差、镀层结合不好的问题，直接影响镀层的耐蚀性能。可见，对于服役环境比较复杂的铝合金部件，当前的化学镀技术仍然存在很多弊端，急需发展一种镀层结合力佳、耐蚀耐磨的铝合金化学镀方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种铝合金表面多层复合镀层及其制备方法，所制备的复合镀层具有良好结合力、优异耐蚀性和耐磨性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种铝合金表面多层复合镀层的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备多孔产物膜：

将进行除油和除锈处理后的铝合金样品置于预处理溶液中，在室温条件下浸泡0.5～5分钟，在铝合金表面生成多孔产物膜；所述预处理液中含有稀土盐、氟锆酸盐、氟钛酸盐和锰酸盐中的一种或几种，其余为水；

(2)制备纳米化学复合镀镍层：

将制备有多孔产物膜的铝合金样品放到纳米化学复合镀溶液中进行施镀，镀液温度60～90℃，根据要求的镀层厚度选择施镀时间，即得到纳米化学复合镀镍层；

(3)制备电镀镍层：在制备有纳米化学复合镀镍层的铝合金样品上制备电镀镍层；