锌合金压铸件化学镀镍的工艺及设备

1.锌合多铸件如何化学镀镍

锌合金压铸件化学镀镍可提高其表面硬度，改善耐磨性能，拓宽使用范围。由于锌的两性行为，必须进行特殊处理，选择下列工艺：

（1）确定合理的工艺流程

二种典型工艺流程：①弱碱除油→弱腐蚀（1％H2SO4）→活化（焦磷酸盐）→预镀中性镍→化学镀镍→热处理；②水喷蚀（1%～20%H2SO4，10～15s）→预镀中性镍→预热→（柠檬酸1～2g/L，80～90℃，1min)→化学镀镍→热处理。

（2）预镀中性镍

中性镍配方1#：硫酸镍160～180g/L，柠檬酸钠192～216g/L，氯化钠10～16g/L，硼酸25～30g/L；pH=7，DK=4A/dm2，45℃，≥20min。配方2#：硫酸镍100～180g/L，柠檬酸钠130～200g/L，氯化钠15～20g/L，硼酸30～40g/L，添加剂A3ml/L；pH=7～7.5，DK=1～1.5A/dm2，冲击电流2～4A/dm2，冲击时间5～7min，50～60℃，20～25min，阴极移动20～30次/min。

预镀中性镍应注意：①采用以硫酸镍为主盐的预镀液，接近化学镀镍的成份。pH值应控制在7～7.5左右。②保证底层有足够厚度，改善底层的质量。如配方2#中加入添加剂A，能提高底层与基体结合力，外观变得光滑细致，产品成品率达95%以上。③妥善处理溶液中产生的Ni(OH)2沉淀，恢复镀液的施镀能力。如用虹吸的办法将镀液中下部的沉淀与上部清液分开，然后用稀硫酸或柠檬酸将沉淀溶解，再将两部分溶液混合，用5%NaOH调整pH至规定值。

（3）化学镀镍

化学镀镍配方1#：硫酸镍20～30g/L，次亚磷酸钠20～30g/L，硼酸10～20g/L，乳酸10～30ml/L，pH=4.5～6.0，83±2℃。镀液的pH由6.0逐渐调至4.5，然后平稳施镀，可得到非晶态的化学镀镍层。若起镀时pH=4.5左右，这样镀层与预镀层由于pH相差较大，镀层磷含量变化太大，从而引起内应力，造成镀层分层脱落现象。配方2#：NiSO4.7H2O25～30g/L，NaH2PO2.H2O25～30g/L,NaAC15～20g/L,Na3C6H5O7.2H2O15～20g/L,添加剂B1（稳定剂）适量，添加剂B2（加速剂）适量，pH=4.8～5.2，88±2℃，1h，装载量1dm2/L，压缩空气搅拌150cm2/min,镀速15～20μm/h。

（4）热处理

化学镀镍层的硬度可通过热处理进行调整，组织仍为非晶状，使底层含量分布趋于均匀，且从基体就开始有少量的磷，使底层与镀层的结合力更好，组织更均匀细小，弥散度提高，镀层表面的光洁度、镀层的耐蚀性、耐磨性均有所提高。考虑到锌合金的熔点较低，为防止工件变形，采用底温度长时间热处理，如220±5℃，5h显微硬度增加5倍以上。也有人采用180℃×1h的热处理条件。

2.镁合金化学镀镍的预处理方法

按照常规的涂覆工艺，在镁合金表面很难获得结合力好的化学镀镍层。因为在化学镀镍的前处理工序转换间镁合金也易氧化。本工艺在化学镀镍前增加一道碱活化工序，将前处理进行中生成的氟化物及氧化物膜溶解，使表面活化再化学镀镍，便能获得结合力良好的化学镀镍层。

预处理工艺流程：除油（碱液煮沸）→碱刻蚀（Na4P2O7.10H2O100～200g/L,NaNO330～100g/L,室温，1～2min）→酸活化（H3PO4.200ml/L,NH4HF100g/L,室温，1～2min）→碱活化（Na2HPO2.H2O25g/L,螯合剂15g/L，pH=9～10，室温，1～2min）

化学镀镍配方：Ni3K6H5O7,NaHPO4.H2O25g/L,Na4P2O7.10H2O50g/L,NH4F5～10g/L,=9～10，<60℃,10～60.

3.钛合金化学镀镍的预处理方法

由于钛金属活性大，新鲜表面暴露在含氧介质中很快被氧化，形成一层致密的、稳定性很高的氧化膜，若在其表面直接化学镀镍是相当困难的。为了在钛合金上获得结合力好的镍层，必须在施镀前采用适当的预处理以改善镀层与基体的结合力。采用下列预处理方法，操作简单，可实现钛合金直接化学镀镍，获得结合力良好的镀层。

（1）浸蚀

较好的钛合金浸蚀必须含少量氢氟酸，但含量不能太高，否则会造成钛合金表面腐蚀不均匀，甚至出现凹凸不平的表面。这是因为合金中钒比其它元素更耐蚀的缘故。同时如果溶液中含有硝酸，使钛表面发生钝化，不能进行镍的自催化沉积。

浸蚀液为：盐酸（36%～38%）94～96份，氢氟酸（70%）4～6份，室温，2min。钛合金浸蚀后，外观腐蚀均匀光亮。

（2）活化

活化液中含有氟化物和乳酸。氟离子的存在加速了钛氧化膜的溶解。乳酸作为镍的络合剂，当溶液中没有乳酸时，活化膜结合力差。因为活化的钛合金较容易与溶液中的镍离子发生置换反应：2Ti+3Ni3+→2Ti3++3Ni。随着乳酸的加入，镍离子被络合，发生上述反应的困难越大，导致置换反应后镍与钛基体的结合力越牢固。过量乳酸对活化没有影响。温度越高越有利于钛氧化膜溶解和活化基表面与镍离子的置换反应；若温度越低，活化时间增长，效果变差。pH值越低活化反应越迅速，不但钛氧化膜溶解，而且活性钛也发生腐蚀，置换反应的镍同时也受到浸蚀，导致活化膜的结合力越差；pH值越高，钛氧化膜越稳定（不溶解或很少溶解），活化反应越慢。当pH值>6时活化反应几乎不发生。其他条件正常下，活化时间越长活化越充分，当活化基础课表面露出后，表面生成一层具有催化活性的、均匀的黄褐色膜，便发生了镍与钛的置换反应，直至钛合金基体被镍层完全覆盖后转换反应停止，所以活化时间越长越好。如果活化不充分，将使后续的化学镀镍局部无镀层或鼓泡。

活化液为：乙二醇700ml/L，酸性氟化铵35g/L，氯化镍20g/L，硼酸50g/L，乳酸20ml/L，醋酸（99%）180ml/L，pH<6，>50℃，30min

4.化学镀镍

工艺酸方：硫酸镍20g/L，次亚磷酸钠25g/L，络合剂15g/L，乳酸18g/L，丙酸钠18g/L，pb2+微量，pH=5，85%，阴极移动。本配方适用Ti-6Al-4V和Ti-15V-3Al-3Cr等钛合金施镀，镀层结合力良好。

5.粉末冶金件化学镀镍的预处理方法

（1）烘油

烘油温度250～300℃，油烟除尽为止。烘油是化学镀镍的关健工序之一，对后继的除油除锈工作起很大的促进作用。

（2）洗涤

热水洗涤温度>85℃，比一般材料表面处理热水洗涤的温度高些，利于清洗工件孔内渗入的碱液及皂、脏物等。