一种易切削锌合金Zn–Cu–Mg–Al–RE表面电镀光亮镍的方法
【专利摘要】本发明涉及一种易切削锌合金Zn–Cu-Mg-Al-RE表面电镀光亮镍的方法，包括如下步骤：打磨、去污粉擦洗、水洗、丙酮清洗、化学除油、水洗、活化、水洗、预镀镍、水洗、光亮镀镍、水洗、干燥。所述方法获得的镀层光滑、致密、光泽度好，无针孔、麻点、起泡等缺陷，与基体结合紧密。
【专利说明】—种易切削锌合金Zn - Cu - Mg - A卜RE表面电镀光亮镍的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锌合金的表面处理领域，尤其是涉及一种易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al - RE表面电镀光亮镍的方法。
【背景技术】
[0002]锌合金是以锌为基加入其他元素组成的合金。锌合金的主要添加元素有铝，铜和镁等。按制造工艺，锌合金可分为铸造锌合金和变形锌合金。与传统的铸造锌合金相比，变形锌合金具有更高的蠕变强度和低温塑性，主要用于生产各种形状的锌材，是黄铜的替代材料，在电子、通讯、五金、制笔、卫浴等行业有广泛应用。
[0003]我国高品位锌资源十分丰富，储量位居世界前列。锌合金具有良好的铸造性能、力学性能以及较低的加工成本，在目前铜资源日趋紧张的情况下，锌合金已成为一种良好铜合金替代材料。Zn - Al系锌合金作为黄铜的替代品，从20世纪70年代末开始被研究，但由于该系列合金在使用过程中老化严重，其应用受到限制。为此，人们开发出了 Zn-Cu系合金，该合金不仅具有良好的耐腐蚀和抗老化性能，而且通过添加适量的Mg、Al、Mn等合金元素还可获得良好的力学性与成形性，但该合金的切削性较差，不能满足生产的需要，虽然添加少量的低熔点元素Pb、Sn或Bi等可改善其切削性能，但会降低合金的力学性和加工性。近年来，开发出了一种添加稀土的新型易切削锌合金Zn -Cu-Mg-Al- RE，该合金具有较好的力学性、加工性和切削性，综合性能接近铅黄铜，可广泛应用于各种日常装饰行业，如用于制作家具配件、建筑装饰、浴室配件、领带夹等，而且可用于轴承、汽车等重要工业领域。
[0004]锌合金虽有上述种种优势，但其本身化学稳定性差，在空气中易氧化而失去表面光泽，要改善其防腐、装饰性就必须进行表面涂覆处理。由于锌合金多以轻工产品为主，装饰性要求较高，故多利用镀层来满足上述要求。锌合金通常采用电镀镍、铜和铬起到防腐蚀和装饰的作用，`
[0005]传统方法中，一般使用氰化物作为铜电镀工艺的成份而在锌合金表面电镀铜，但是由于镀敷溶液中含有的氰化物具有毒性，将污染环境且危害健康，所以正在被其他无毒的镀敷溶液取代。目前，适用于镁合金表面电镀的中性镀镍工艺在锌合金表面都得到了发展，中性镀镍工艺具有环境友好无污染的优点，在一定程度上能够替代氰化物镀铜工艺而用于锌合金表面电镀。但是，目前锌合金表面的中性镀镍工艺主要集中应用于压铸成型的铸造锌合金，另外，中性镀镍的镀液成分和工艺条件并不适合于变形锌合金，存在镀层出现裂纹，将会影响本身镀层性能和后续镀种，以及镀液稳定性差，维护困难等问题。
[0006]CN101724870A涉及一种锌合金无氰电沉积镀镍溶液，包括如下组分及相应溶度:氯化锌12~15g/L;六水合氯化镍85~95g/L;氯化钠12~16g/L;柠檬酸钠70~80g/L;氨基乙酸20~30g/L;苹果酸20~30g/L;三乙烯四胺15~20g/L;十二烷基磺酸钠
0.02~0.06g/L ;其余为水。优点在于:镀液中没有添加任何氰化物，大大降低了电沉积过程对环境的污染，此外，无氰中性电沉积镍锌合金的溶液很稳定，所得镀层的性能也很稳定，镀液的处理周期比电镀中性镍长，提高了生产效率。
[0007]CN101818368A公开了一种变形锌合金的电沉积镀镍溶液及其电沉积镀镍方法。电沉积镀镍溶液的溶剂为去离子水，溶质包含110~130g/L的六水合硫酸镍、10~15g/L的氯化钠、30~35g/L的硼酸、80~170g/L的柠檬酸钠。本发明的电沉积镀镍方法是在进行电沉积之前，将本发明的电沉积镀镍溶液的PH值调节为4.8~6.9，保持电沉积镀镍溶液的温度为20~30°C，阴极电流密度为0.8~1.5安培/分米2。电沉积镀镍溶液不含氰化物、无污染而且稳定性好；使用电沉积镀镍方法所得镀层表面无条纹，在金相显微镜下观察无裂纹，在150°C下热震无起泡剥落现象，涂膏表面变色面积不超过10%。
[0008]因此，针对目前易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al- RE表面处理的现状，急需寻找一种适合于易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al- RE，而且环保稳定的表面处理工艺。
【发明内容】
[0009]针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al- RE表面电镀光亮镍的方法。所述方法获得的镀层光滑、致密、光泽度好，无针孔、麻点、起泡等缺陷，与基 体结合紧密。
[0010]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
[0011]一种易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al - RE表面电镀光亮镍的方法，包括如下步骤:打磨、去污粉擦洗、水洗、丙酮清洗、化学除油、水洗、活化、水洗、预镀镍、水洗、光亮镀镍、水洗、干燥。
[0012]所述化学除油配方及工艺为:碳酸钠2(T30g/L，磷酸钠3(T40g/L，P-1O乳化剂I~30g/L，pHll.0，温度 50~60°C，时间 5~lOmin。
[0013]所述活化配方及工艺为:3%(体积分数)HCl，室温，浸溃10s。
[0014]所述预镀镍配方及工艺为:硫酸镍150g/L，柠檬酸钠122g/L，氯化钠12g/L，硼酸25g/L, ρΗ6.8~7.2，电流密度 0.015A/cm2，温度 45°C，时间 IOmin0
[0015]所述电沉积镀光亮镍镍溶液，溶剂为去离子水，溶质的各组分及其浓度如下:六水合硫酸镍HO~130g/L ;氯化钠10~15g/L ;硼酸30~35g/L ;柠檬酸钠80~170g/L ;苯亚璜酸钠4-6g/L ;香豆素4-6g/L ;蓖麻油磺酸钠4-6g/L ;白屈菜氨酸4_6g/L ;十二烷基三甲基氯化铵4-6g/L ；pH4.8~6.9 ;电流密度0.8~1.5A/cm2。
[0016]其中，优选镀镍液中苯亚璜酸钠5g/L ；
[0017]其中，优选镀镍液中香豆素5g/L ；
[0018]其中，优选镀镍液中蓖麻油磺酸钠5g/L ；
[0019]其中，优选镀镍液中白屈菜氨酸5g/L ；
[0020]其中，优选镀镍液中十二烷基三甲基氯化铵5g/L ；
[0021 ] 其中，优选镀镍液ρΗ5.5 ;
[0022]其中，优选镀电流密度1.lA/cm2。
[0023]与现有技术相比，本发明一种易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al- RE的电沉积镀光亮镍工艺不含氰化物，对环境无污染，并且稳定性好，使用周期长；使用本发明的镀镍方法所得镀层光滑、致密、光泽度好，无针孔、麻点、起泡等缺陷，与基体结合紧密。【具体实施方式】
[0024]为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0025]实施例1:
[0026]一种易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al- RE表面电镀光亮镍的方法，包括如下步骤:打磨、去污粉擦洗、水洗、丙酮清洗、化学除油、水洗、活化、水洗、预镀镍、水洗、光亮镀镍、水洗、干燥。
[0027]所述化学除油配方及工艺为:碳酸钠20~30g/L，磷酸钠30~40g/L，P-1O乳化剂1~30g/L，pHll.0，温度 50~60°C，时间 5~lOmin。
[0028]所述活化配方及工艺为:3%(体积分数)HCl，室温，浸溃10s。所述预镀镍配方及工艺为:硫酸镍150g/L，柠檬酸钠122g/L，氯化钠12g/L，硼酸25g/L，pH6.8~7.2，电流密度
0.015A/cm2，温度45°C，时间IOmin ;所述电沉积镀光亮镍镍溶液，溶剂为去离子水，溶质的各组分及其浓度如下:六水合硫酸镍110g/L ;氯化钠12g/L ;硼酸30g/L ;柠檬酸钠80g/L ；苯亚璜酸钠4g/L ;香豆素4g/L ;蓖麻油磺酸钠4g/L ;白屈菜氨酸g/L ;十二烷基三甲基氯化铵 4g/L ；pH4.8 ；电流密度 0.8A/cm2。
[0029]实施例2:
[0030]一种易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al- RE表面电镀光亮镍的方法，包括如下步骤:打磨、去污粉擦洗、水洗、丙酮清洗、化学除油、水洗、活化、水洗、预镀镍、水洗、光亮镀镍、水洗、干燥。
[0031]所述化学除油配方及工艺为:碳酸钠20~30g/L，磷酸钠30~40g/L，P-1O乳化剂1~30g/L，pHll.0，温度 50~60°C，时间 5~lOmin。
[0032]所述活化配方及工艺为:3%(体积分数)HCl，室温，浸溃10s。
[0033]所述预镀镍配方及工艺为:硫酸镍150g/L，柠檬酸钠122g/L，氯化钠12g/L，硼酸25g/L，pH6.8~7.2，电流密度0.015A/cm2，温度45°C，时间lOmin。所述电沉积镀光亮镍镍溶液，溶剂为去离子水，溶质的各组分及其浓度如下:六水合硫酸镍120g/L ;氯化钠10g/L ；硼酸30g/L ;柠檬酸钠120g/L ;柠檬酸钠80g/L ;苯亚璜酸钠5g/L ;香豆素5g/L ;蓖麻油磺酸钠5g/L ;白屈菜氨酸5g/L ;十二烷基三甲基氯化铵5g/L ；pH5.5 ;电流密度1.lA/cm2。
[0034]实施例3:
[0035]一种易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al- RE表面电镀光亮镍的方法，包括如下步骤:打磨、去污粉擦洗、水洗、丙酮清洗、化学除油、水洗、活化、水洗、预镀镍、水洗、光亮镀镍、水洗、干燥。
[0036]所述化学除油配方及工艺为:碳酸钠2(T30g/L，磷酸钠3(T40g/L，P-10乳化剂1~30g/L，pHll.0，温度 50~60°C，时间 5~lOmin。
[0037]所述活化配方及工艺为:3%(体积分数)HCl，室温，浸溃10s。
[0038]所述预镀镍配方及工艺为:硫酸镍150g/L，柠檬酸钠122g/L，氯化钠12g/L，硼酸25g/L，pH6.8~7.2，电流密度0.015A/cm2，温度45°C，时间lOmin。所述电沉积镀光亮镍镍溶液，溶剂为去离子水，溶质的各组分及其浓度如下:六水合硫酸镍130g/L ;氯化钠15g/L ；硼酸35g/L ;梓檬酸钠170g/L ;梓檬酸钠80g/L ;苯亚横酸钠6g/L ;香豆素6g/L ;蓖麻油磺酸钠6g/L ;白屈菜氨酸6g/L ;十二烷基三甲基氯化铵6g/L ；pH6.9 ；电流密度1.5A/cm2。
[0039]实施例4:
[0040]一种易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al- RE表面电镀光亮镍的方法，包括如下步骤:打磨、去污粉擦洗、水洗、丙酮清洗、化学除油、水洗、活化、水洗、预镀镍、水洗、光亮镀镍、水洗、干燥。
[0041]所述化学除油配方及工艺为:碳酸钠2(T30g/L，磷酸钠3(T40g/L，P-1O乳化剂I~30g/L，pHll.0，温度 50~60°C，时间 5~lOmin。
[0042]所述活化配方及工艺为:3%(体积分数)HC1，室温，浸溃10s。
[0043]所述预镀镍配方及工艺为:硫酸镍150g/L，柠檬酸钠122g/L，氯化钠12g/L，硼酸25g/L, ρΗ6.8~7.2，电流密度 0.015A/cm2，温度 45°C，时间 IOmin0
[0044]所述电沉积镀光亮镍镍溶液，溶剂为去离子水，溶质的各组分及其浓度如下::六水合硫酸镍115g/L ;氯化钠12g/L ;硼酸35g/L ;梓檬酸钠100g/L ;苯亚横酸钠5g/L ;香豆素5g/L ;蓖麻油磺酸钠5g/L ;白屈菜氨酸5g/L ;十二烷基三甲基氯化铵5g/L ；pH5.5 ;电流密度 1.lA/cm2。
[0045]实施例5:
[0046]一种易切削锌合金Zn-Cu-Mg-Al- RE表面电镀光亮镍的方法，包括如下步骤:打磨、去污粉擦洗、水洗、丙酮清洗、化学除油、水洗、活化、水洗、预镀镍、水洗、光亮镀镍、水洗、干燥。
[0047]所述化学除油配方及工艺为:碳酸钠2(T30g/L，磷酸钠3(T40g/L，P-1O乳化剂I~30g/L，pHll.0，温度 50~60°C，时间 5~lOmin。
`[0048]所述活化配方及工艺为:3%(体积分数)HCl，室温，浸溃10s。
[0049]所述预镀镍配方及工艺为:硫酸镍150g/L，柠檬酸钠122g/L，氯化钠12g/L，硼酸25g/L, ρΗ6.8~7.2，电流密度 0.015A/cm2，温度 45°C，时间 IOmin0
[0050]所述电沉积镀光亮镍镍溶液，溶剂为去离子水，溶质的各组分及其浓度如下:六水合硫酸镍125g/L ;氯化钠15g/L ;硼酸33g/L ;梓檬酸钠150g/L ;苯亚横酸钠5g/L ;香豆素5g/L ;蓖麻油磺酸钠5g/L ;白屈菜氨酸5g/L ;十二烷基三甲基氯化铵5g/L ；pH5.5 ;电流密度 1.1A/cm2 ο
[0051] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种易切削锌合金Zn - Cu-Mg -Al-RE表面电镀光亮镍的方法，包括如下步骤:打磨、去污粉擦洗、水洗、丙酮清洗、化学除油、水洗、活化、水洗、预镀镍、水洗、光亮镀镍、水洗、干燥； 所述化学除油配方及工艺为:碳酸钠2(T30g/L，磷酸钠3(T40g/L，P-1O乳化剂I~30g/L, pHll.0，温度 50~60°C，时间 5~IOmin ； 所述活化配方及工艺为:3%(体积分数)HCl，室温，浸溃IOs ； 所述预镀镍配方及工艺为:硫酸镍150g/L，柠檬酸钠122g/L，氯化钠12g/L，硼酸25g/L，ρΗ6.8~7.2，电流密度 0.015A/cm2，温度 45°C，时间 IOmin ； 所述电沉积镀光亮镍镍溶液，溶剂为去离子水，溶质的各组分及其浓度如下:六水合硫酸镍110~130g/L ;氯化钠10~15g/L ;硼酸30~35g/L ;柠檬酸钠80~170g/L ;苯亚璜酸钠4-6g/L ;香豆素4-6g/L ;蓖麻油磺酸钠4-6g/L ;白屈菜氨酸4_6g/L ;十二烷基三甲基氯化铵 4-6g/L ；pH4.8 ~6.9 ;电流密度 0.8 ~1.5A/cm2。
2.根据权利要求1所述的方法，苯亚璜酸钠4g/L。
3.根据权利要求1所述的方法，香豆素4g/L。
4.根据权利要求1所述的方法，蓖麻油磺酸钠4g/L。
5.根据权利要求1所述 的方法，白屈菜氨酸g/L。
6.根据权利要求1所述的方法，十二烷基三甲基氯化铵4g/L。
7.根据权利要求1所述的方法，pH为4.8。
【文档编号】C25D3/12GK103806027SQ201210451326
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2012年11月12日
【发明者】刘茂见 申请人:无锡三洲冷轧硅钢有限公司