镁及镁合金表面电镀镍工艺

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镁合金化学镀镍的研究进展

ｌｎｈｎｍｆｍｓｃｒｍａｅｒｐａｅｎｏｉｐａｅ［］ａｔａｕｉａｈｏｔｅｌｃｍｅｔｆｒｔｌｌｎｔＪ．
Ｍａｅｉｌｔｅｓ２０６（）：６ — ６．ｔｒａｓＬｅｔｒ，０８，２３４６４９
１４０７．
［５张洪生，晓蕾，熹．酸在金属防护中的应用新进展［１３］杨陈植Ｊ．
电镀与涂饰，０１２（）１—２２０，０４：８２．
ａｇＸｉｇｑａＬｎＣａ — ｉｅ．ｅｔ０ｅｏｉｅａ［９Ｈｕｎｎ－ｉｏ，ｉＮｉｇ，ｏＬｉｘｎ，ｔ１Ｅ１ｃｒｄｐｓｔｄ２］
［６韩克平，景礼．ＸＰ３１方用Ｓ和ＡＥＳ研究镀锡层表面月桂胺防变色膜［］中国腐蚀与防护学报，９６１（）２１２６Ｊ．１９，６４：８—８．［７成信刚．锡板的无铬钝化［．尔滨：尔滨工业大学，３］镀Ｄ］哈哈
Ｅ８２１
ＨｕｎＸｉｇｑａａｇｎ－ｉｏ，ＬＮｉｇＳｒｃｕａｃａａｔｒｚｔｎｎｉｎ．ｔｕｔｒｌｈｒｃｅｉａｉａｄ０ｐｏｅｔｅｆａｔａｕｒｐｒｉｓｏｌｎｈｎｍｆｌｉｍａｃｒｍａｅｒｐａｅｅｔｏｓｈｏｔｅｌｃｍｎｆｒ

镁合金的表面处理

刘祖明黎前虎

摘要：综述了镁合金的腐蚀机理及腐蚀防护研究的现状、进展与问题。重点介绍了压铸镁合金制品的表面特性、表面处理原理、工艺、应用实例及未来发展方向。关键词：镁合金腐蚀与防护表面处理

0 前言

以质轻和可回收为应用特点的镁合金，日益成为现代工业产品的理想材料，特别是汽车零部件的大量应用，电讯产品向轻、薄、短、小方向发展的需求，使得这种新兴材料的发展呈现极为乐观的前景。

随着现代科技的发展，曾经困扰镁合金产业的相关技术问题如压铸问题、回收问题已经相继得到解决，镁合金产品后段工序——表面处理技术亦取得重大进展，这使得镁合金的应用范围不断扩大，使用量也迅速增大，镁产业正以几何级数高速增长。

适当的表面处理能使产品具有保护性和装饰性，并可赋予某些特殊功能。对于活泼的镁来说，通过表面技术获得较高的装饰性和功能性肯定重要，而提高其防腐蚀性能则是现阶段最最重要的一面。

１镁合金的腐蚀与防护

1.1 镁的性质

镁元素符号Mg，原子序数为12，电子结构为2-8-2，标准电极电位很负（-2.36V），较易失电子而发生氧化反应，从而导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差，在腐蚀性介质中很容易发生严重的腐蚀。镁合金自然形成的氧化膜疏松多孔，以MgO、Mg2+为主要成份的膜的致密度系数为0.8左右（<1），对基体的保护能力较差，不适用于大多数的腐蚀性环境。

1.2 镁合金的腐蚀方式

镁合金的腐蚀方式通常有两种情况：一是在一般环境中的腐蚀，称“一般腐蚀”或“环境腐蚀”，也称“化学腐蚀”，二是在原电池环境下产生的“电化学腐蚀”。暴露在干燥的空气中时镁合金表面会形成一层很薄的膜，这层膜在没水接触的情况下很稳定，此时就不会发生腐蚀现象。但在实际操作环境中可能会与水或水气接触，这时就会导致膜（表面）的颜色变深（从浅灰到深灰）。如果进一步暴露在液态水和空气中，就会继续跟空气中的CO2与H2O反应生成碳酸盐，使这层膜变厚。一般情况下这层膜足够稳定，具有一定的保护性，此时不需要作任何处理亦可使用。例如汽车自动（刹车）闸外壳，就不需要外加保护措施。

镁合金化学镀镍工艺研究进展_贺海丽

#综述#

镁合金化学镀镍工艺研究进展

Advance in Research of E lectroless Nickel Plating on Mg Alloys

贺海丽,郑兴周,王桂香,董国君,张密林

(哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院,黑龙江哈尔滨150001)

HE Hai-li,ZHENG Xing-zhou,WANG Gui-xiang,DONG Gou-jun,ZHANG Mi-lin (College of Materials Science and Che mical Engineering,Harbin Engineering University,Harbin150001,China)

摘要:镁合金以其质量轻、比强度高、成型性好等优点备受人们关注。但是镁的电极电位比较低,容易被腐蚀,因此,使其应用受到限制。在镁合金表面进行化学镀镍,生成一层光滑、平整、致密的镍镀层,能有效地提高镁合金的耐蚀性能。

关键词:镁合金;化学镀镍;浸锌

Abstract:Mg alloys are favored by people owing to their features of li ght weigh t,high strength/weight ratio and good electromagnetic shielding properity,etc.,but they are corroded easily because of q uite low electrode potential,therefore the applications of Mg alloys have been restricted.By forming a bright,flat and compact nickel coating on Mg alloys surface through electroless nickel plating,the corrosion resistance of Mg alloys can be effectively improved.

镁合金化学镀镍工艺

本发明公开了一种化学镀镍一磷合金工艺。所用镀液呈弱酸性，包含硫酸镍、乙酸钠、次磷酸钠、稳定剂和配位剂等成分。工艺流程包括除油、除膜、水洗和活化等工序。本工艺具有镀液稳定性强、镀覆效果好等优点，具有广阔的应用前景。
非金属基体上制备金属复合层的方法
本发明公开了一种非金属基体上制备金属复合层的方法。金属复合层以薄镍层为底层，以铜层为中间层，以锌层为最上层。具体步骤为：（１）对非金属基体进行表面处理，使之具备导电性；（２）在非金属基体上化学镀镍；（３）在薄镍层上酸性镀铜；（４）在铜层上电镀锌。
收稿日期：２０１４—１２—１５
· 国外专利信息 ·
电镀装置
本发明公开了一种电镀装置，它由电镀槽、阳极、阴极、夹具和搅拌设备等构成。其中：电镀槽用以存储镀液；夹具分阳极夹具和阴极夹具，分别用以夹持阳极和阴极；阳极和阴极垂直正对布置；搅拌设备由搅拌桨和动力源构成。
３铜及其合金氧化工艺流程

镁合金表面处理的研究现状

一.概述

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小、比强度高、刚性好、弹性模量大、消震性好、刚性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、刚性好、耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。

但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展。所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。

二.表面处理方法

1.电镀和化学镀技术

镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀两种。由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。目前，镁合金电镀工艺技术有两种工艺：浸锌-电镀工艺和直接化学镀镍工艺。为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在处理前溶液中添加F-(F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀。

镁合金表面电沉积镍层工艺及其耐蚀性的研究

２０１３年９月
电镀与环保
第３３卷第５期（总第１９３期）
・９・
３结论
（１）处理温度对浸锌层的形成具有较大的影
响。当浸锌液的温度低于８Ｏ℃ 时，很难形成完整、
具有保护性的化学浸锌层；当温度过高时，浸锌液易
ａｎｏｄｉｃｆｉｌｍｓｏｎｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓｉｎａｎａｌｋａｌｉｎｅｐｈｏｓｐｈａｔｅ
ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００２，
１４９（１）：４ — １３．
［８］霍宏伟，李瑛，王福会．ＡＺ９１Ｄ镁合金化学镀镍［Ｊ］．中国腐蚀
与防护学报，２００２，２２（１）：１４－１７．［９］ＧＵＣＤ，ＬＩＡＮＪＳ，ＬＩＧＹ，ｅｔａ１．ＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓＮｉ — Ｐｐｌａｔｉｎｇｏｎ

镁铝合金表面处理简介

Introduce the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum

•镁铝合金材质特性

•Characteristic of the alloy of MG and AL

镁是一种非常活泼之元素，相对的其材质本身亦非常易生锈蚀，因此必须仰赖表

面处理来保护其本身之材质。

MG is an active element ,it is more rustied than others. So it must depend

on surface processing to protect it.

•金属材质表面处理项目

•Item of mental surface processing

1.铬系皮膜处理与涂装

Phosphating filming and coating of chromium series

2.非铬系皮膜处理与涂装

Phosphating filming and coating of not chromium series

3.电镀镍处理

Electroplated nickel processing

4.电镀铬处理

Electroplated chromium processing

5.电镀18K金处理

Electroplated 18K gold processing

6.阳极处理与染色

Plating and dyeing

镁铝合金表面处理项目之说明与检验方式

Instruction the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum and check mode

镁合金电镀镍涂层的耐蚀性能

寸为３０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍ，在处理前先用１５００
ＳｉＣ粗砂纸进行打磨抛光，除去试样表面覆盖物．ＡＺ９１Ｄ镁合金镀镍技术流程如下：
碱洗（ＮａＯＨ４５ｇ／ｌ，Ｎａ￣ＰＯ・１２Ｈ２Ｏ１０ｇ／Ｌ，温度（１５ ℃）一酸洗（ＣｒＯ３１２５ｇ／Ｌ，７０％ＨＮＯ３１００ｍｌ／Ｌ，室
２０１３年１１月
文章编号：１００７ — ２８５３（２０１３）１１－００３８－０３
镁合金电镀镍涂层的耐蚀性能
吕雪飞．吕颖
（１．吉林化工学院机电工程学院，吉林吉林１３２０２２；２．吉林省计量科学研究院，吉林长春１３００２２）
关键词：电镀镍；镁合金；腐蚀
文献标志码：Ａ中图分类号：ＴＧ１５３．１
镁作为重要的轻质金属材料广泛应用于飞机
制造、航天、光学、汽车制造业等 … ．然而，镁的化学性质较为活跃，容易和其他物质反应，发生腐蚀，从而限制了其在实际环境中的应用．因此，一般通过改变镁及其合金的表面性质，以提高其耐腐蚀、磨损性等．为了满足实际应用需求，工件表

镁合金镀铜镍工艺流程

镁合金镀铜镍工艺流程概括如下：除油、除蜡、酸洗以去除表面污物与氧化膜→采用铬酸硝酸或氢氟酸溶液进行酸蚀活化→先沉积锌或进行化学镀镍以增强结合力→进行碱铜、焦铜及酸铜多层电镀，确保铜层致密均匀→实施电镀镍工序，形成防腐蚀及装饰性镍层→清洗、烘干，完成镀铜镍防护体系。

镁铝合金表面处理简介

Introduce the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum

∙镁铝合金材质特性

∙Characteristic of the alloy of MG and AL

镁是一种非常活泼之元素，相对的其材质本身亦非常易生锈蚀，因此必须仰赖表

面处理来保护其本身之材质。

MG is an active element ,it is more rustied than others. So it must depend on surface

processing to protect it.

∙金属材质表面处理项目

∙Item of mental surface processing

1.铬系皮膜处理与涂装

Phosphating filming and coating of chromium series

2.非铬系皮膜处理与涂装

Phosphating filming and coating of not chromium series

3.电镀镍处理

Electroplated nickel processing

4.电镀铬处理

Electroplated chromium processing

5.电镀18K金处理

Electroplated 18K gold processing

6.阳极处理与染色

Plating and dyeing

镁铝合金表面处理项目之说明与检验方式

Instruction the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum and check mode

镁合金压铸件的表面处理技术

镁合金压铸件的表面一般需要依次进行预处理（清理、脱脂、酸洗等）、镀膜、涂装（喷漆、喷塑、镀金属等）等处理，通常所说的镁合金压铸件的表面处理指的是镀膜这道工艺，其主要作用是在压铸件表面形成与油漆、塑料或金属附着性能好的具有耐腐蚀性的保护膜层。目前，在镁合金压铸领域中主要采用的是湿法表面处理方法，也就是，使用处理溶液进行的表面处理方法。现有的表面处理技术不尽相同，我们根据成膜条件，将镁合金压铸件的表面处理技术归纳为化学成膜和阳极氧化成膜二大类，下面分别予以介绍。

1．化学成膜

化学成膜技术主要是指镁合金压铸件通过在化学溶液中进行一定时间的接触、利用工件与化学处理液之间的化学反应在工件表面形成保护膜层的一类表面处理技术。主要包括铬化、磷化、锌置换和化学腐蚀等处理技术。

1）铬化处理

铬化处理就是工作在以铬酸或重铬酸盐等为主体的处理溶液中进行浸渍，使表面产生氧化镁、氧化铬或铬酸盐保护膜层的表面处理技术。典型的处理规范如表1所示。通常含铬离子处理液的成膜性较好，对工件的表面质量要求不高，对厚、薄工件均适用。铬化处理膜层均匀，厚度通常为0.5-3μm，可使工件的耐腐蚀性可以提高数十倍。镁合金的铬化处理研究开展得较多，较为成熟，但由于铬离子对人体和环境的副作用较大，所以其应用已在逐渐减少。

2．磷化处理

磷化处理就是工件在以磷酸或磷酸盐为主体的溶液中进行浸渍或采用喷枪进行喷淋，使表面产生完整的磷酸盐保护膜层的表面处理技术。典型的处理规范如表2所示。磷化处理液的成膜性不如铬化处理液的好，对工件的表面质量要求较高，通常不太适合于表面质量差的薄壁压铸件（壁厚小于2mm）的表面处理。磷化处理膜层的厚度较大，作为油漆底层，可使漆膜的粘附力、耐潮湿性和耐蚀能力提高几十倍至几百倍。镁合金磷化处理的研究较少，目前的应用十分有限。

镁合金镀镍方法

有些应用，基体金属表面有孔或者部件复杂，那就必须提高闪镀铜最低厚度。铸件有空隙并且随后要在酸性槽中电镀，那么闪镀铜镀层就要厚一些。电镀的时候开始电流密度为3~4安每平方分米，时间在半分钟到一分钟之间，而后降为1.5~2.5安每平方分米。在大电流密度下延长电镀时间会导致附着力变差和出现鼓泡，闪镀铜层实际上可以再镀任何金属。为了防止浸锌层破坏，再镀铜的时候禁止充气。为了防止插入溶液未通电前期间在锌层上出现镀铜，零件应该预先带0.5~1伏电压再插入镀铜槽，当零件放好后，则增大电流密度达到规定值。

镁合金镀镍方法镁合金直接镀镍必须经过两步酸蚀处理，第一步是铬酸硝酸溶液，第二步是氢氟酸溶液。镁合金预处理一般均采用化学浸湿方法。采用酸性氟化物溶液电镀或者化学镀或者化学镀均可以制备镍底层。经过两种酸洗处理表面的电镀镍层表面比较粗糙，没有浸锌层那样光亮和平滑，但是和锌底层一样，镍底层也可以进行任何标准电镀，包括镀铬、锌、铜、黄铜、镍、黑镍、铬、金、银和铑。还可以在镀锌层上化学镀银、铜等。然而酸性化学镀镍只在可焊性、硬度和耐普通环境的腐蚀方面是可以的，但是最终镀层附着性和耐蚀性不能达到最大的要求。

在严重腐蚀环境中，如烟雾，镀层的固有空隙及镍和镁间的强电偶作用导致镁合金基体快递穿透，因此工业上酸性化学镀镍都先浸锌

再镀一层铜来取代铬酸预处理。浸锌处理要求极高，因为它决定了随后铜镀层的均匀性和完整性，它的任何缺陷都将导致进一步处理失去作用。浸锌工艺对每种合金及其制品都西药进行调整。酸性化学镀镍槽液必须按照以下工艺正确配制：先向槽中加入总水量的十分之一，加入氢氟酸，然后，在室温搅拌下缓慢加入碱式碳酸镍，生成镍酸性氟化物。上述完成后，加入其余的水。依次加入柠檬酸、次亚磷酸钠。加氢氧化氨调PH值初始为6.5，在化学镀过程中周期性提高PH值。

镁合金基体上镍镀层的通用退镀方法探索

镁合金基体上镍镀层的通用退镀方法探

索

摘要:提出了一种主要采用HF，HNO3与H3PO4以及络合缓蚀剂组成的混合液

退除镁合金上化学镀镍层的方法。测试了不同HF HNO H3PO4组合的退镀液的性能，并分别测定了HF HNO3 H3PO4不同含量对退镀的效果影响，同时对比了最优

混合比例下不同牌号镁合金退镀效果，结果表明，HF,HNO3 H3PO4比例为3：3：1，添加混合络合缓蚀剂B 10g/L时，镁合金基体不腐蚀，退镀效果最好。

关键词：镁合金化学镀镍镀层退除

1前言

由于镁合金具有密度小，刚性好，电磁屏蔽效能好的优点，其在航空航天，

汽车，轨道交通，电子等行业的应用越来越广泛。但镁合金具有的较高化学活性，使其耐蚀性相对较弱。目前，镁合金常用的表面处理工艺主要有化学氧化，阳极

氧化，微弧氧化，涂装，化学镀以及电镀等。化学镀镍处理可以在镁制工件上得

到均匀的镀层，特别是在有导电性，导热性，钎焊性要求的条件下更是一种不可

替代的表面处理方法。然而，由于目前镁合金化学镀的工艺范围窄，属于典型的

难镀金属，在批量生产过程中极易出现有缺陷的镀件。目前对不良镀件的退除主

要有电解退镀法以及HF HNO3混合液化学退镀法。但在生产过程中发现，电解退

镀法由于电场分布原因，对于复杂零件的凹槽，边角以及内壁部位很难退除干净，而HF HNO3混合液化学法，则极容易因退镀过程导致混合比例变化，而造成镁合

金基体迅速腐蚀，且不适用于稀土牌号镁合金基体的退镀。我们通过试验，总结，以及对比各种牌号镁合金退镀效果，采用HF HNO3 H3PO4混合以及添加混合络合

通信卫星天线镁合金镀金工艺

通信卫星天线是指安装在卫星上，并用于接收地面信号和发送信号到地面的重要设备。通信卫星天线的性能和质量对通信卫星的通信质量起着非常重要的作用。而通信卫星天线

上采用的材料也是至关重要的，对天线的性能有着直接的影响。在通信卫星天线的制作中，镁合金镀金工艺是一种常用的工艺，下面将对这种工艺进行详细的介绍。

镁合金在通信卫星天线上的应用，除了利用其自身的物理性能外，还需要对其进行一

定的表面处理，以提高其耐腐蚀性和导电性能。镀金工艺正是通信卫星天线上常用的一种

表面处理工艺。镀金可以极大地提高材料的导电性能，同时还能提高其耐腐蚀性，对于长

期在太空环境中运行的通信卫星天线来说，这一点非常重要。

镀金工艺一般分为化学镀金和电镀金两种，其中化学镀金主要是利用化学反应将金属

沉积在工件表面，而电镀金则是利用电流将金属沉积在工件表面。对于通信卫星天线上的

镁合金镀金工艺来说，一般采用电镀金工艺。电镀金工艺可以有效地控制镀金的厚度，使

得镀金层更加均匀，并且具有更高的耐腐蚀性能。

通信卫星天线上采用的镁合金镀金工艺，一般包括以下几个步骤：

首先是表面处理。镁合金表面一般需要进行一定的清洗和粗糙化处理，以便更好地接

受镀金层的沉积。

接着是预处理。预处理是为了增加镁合金与镀金层的结合力，通常包括活化处理和化

学镀镍两个步骤。

然后是电镀金。在经过预处理后，镁合金件就可以进行电镀金的工艺了。电镀金一般

采用硫酸镀金或酸性氰化镀金的工艺，根据具体的要求来选择不同的电镀方法。

最后是后处理。在完成电镀金后，镀金层往往需要进行喷漆、除油或光洁处理等后续

镁合金表面处理技术的研究进展

发布时间：2021-12-03T06:49:04.810Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷19期作者：王涛1 刘海军2

[导读] 镁合金是一种密度小、强度高的优质合金材料，

王涛1 刘海军2

陕西黄河集团有限公司陕西省西安市 710043

摘要：镁合金是一种密度小、强度高的优质合金材料，在工业中应用广泛，随着科学技术和工业经济的快速发展，人们越来越重视镁合金的生产以及其表面处理方式，而其耐磨、耐蚀性差制约其发展，本文综述了近年来表面处理技术，总结了镁合金表面处理技术的研究进展，为铸造镁合金表面处理技术提供借鉴与参考。

关键词：镁合金；表面出来；耐腐蚀性

1前言

Mg及其合金是重要的金属材料之一，是目前已经得到应用的密度最小(约1.7g/cm3)的金属材料。镁合金具有高比强度、高导热性、高导电性等优良性能，被广泛应用在交通工具、化学化工、航空航天等领域。由于镁合金是轻合金材料能代替其他的金属材料来显著地提高宇宙飞船和车辆的速度，使其轻量化。随着我国轨道交通产业的飞速发展，轨道交通车辆减重要求迫切。如今，轻量化设计己是车体设计的发展趋势。但是，镁合金的耐腐蚀性能差并且化学性质活泼，限制其在一些领域中的应用。近些年来，国内外的研究者从不同的角度来提高镁合金抗腐蚀性能，主要包括：开发新合金及提高纯度、采用快速凝固技术限制有害杂质的危害及表面处理等。一般来说，表面处理是比较容易实现的，同时对提高镁合金的表面性能也是效率最高的。

2镁合金表面处理工艺

2.1化学转化法

化学转化是利用化学转化膜完成镁合金表面处理的一种处理工艺。根据溶液组成，目前使用的化学转化膜可分为稀土元素、有机酸、磷酸盐、锡酸盐、铬酸盐、高锰酸钾等。在传统生产中，铬酸盐膜具有良好的致密结构，含铬组织结构水具有较强的自愈能力和超耐腐蚀性。然而，利用铬生产化学膜时，其附件含有毒性，废水处理难度大，成本高，因此开发无铬转化技术迫在眉睫。镁合金在高锰酸钾溶液中可获得非晶态组织化学转化膜，其耐蚀性与铬酸盐化学保护膜相同。碱性锡酸盐用于化学转化反应时，可作为镁合金镀镍的早期处理，以铬、氟、镍等有害离子取代传统工艺。化学转化膜经处理后，其多孔结构具有良好的吸附性，其结构层在镀镍过程中具有很强的附着力、耐蚀性和稳定性。经有机酸体系处理后，得到的化学转化膜具有耐腐蚀性，能有效地保护镁合金。

镁合金表面硬化处理及其耐腐蚀性能研究

引言：

镁合金是一种具有优良性能的轻金属材料，具有比铝合金更低的密度，更高的

强度和更好的刚性特点。然而，镁合金也有其缺点，如低的耐腐蚀性能。因此，镁合金表面硬化处理是一种有效的方式来提高其耐腐蚀性能。本文将探讨镁合金表面硬化处理技术以及其对耐腐蚀性能的提升效果。

一、镁合金表面硬化处理技术

镁合金表面硬化处理技术包括化学处理、物理处理和电化学处理等。其中化学

处理是比较常见的一种方式，它包括酸洗、电镀和磷化等方法。

1. 酸洗

酸洗是一种常用的表面处理方法，它通过将镁合金表面浸泡在酸液中，去除表

面的氧化皮和腐蚀产物，使其表面更加干净、平整。酸洗前要对镁合金表面进行打磨和去油处理，以保证酸洗效果的均匀性和稳定性。

2. 电镀

电镀是一种通过电解沉积金属或金属化合物的方法来形成一层保护层的表面处

理技术。常用的电镀方法包括电镀铬、锌、镍、铜等。其中电镀镍是一种常用的方法，可以提高镁合金表面的硬度和耐蚀性。

3. 磷化

磷化是一种将镁合金表面转化为磷酸盐的方法，可以形成一层致密的磷酸盐层，提高其耐蚀性能。该方法具有成本低、环保等优点，是一种广泛应用的表面处理技术。

二、表面硬化处理对镁合金耐腐蚀性能的影响

表面硬化处理可以有效提高镁合金的耐腐蚀性能，具体表现为：

1. 提高表面硬度

镁合金表面硬化处理可以形成一层坚硬的保护膜，提高其硬度和强度。这可以有效防止镁合金表面被擦伤、刮花或刮擦，从而保持表面光洁度和整体美观度，同时提高其抗腐蚀性。

2. 提高复合耐腐蚀性

表面硬化处理还可以提高镁合金的复合耐腐蚀性，即其在多种腐蚀环境下的抗腐蚀性能。因为不同的腐蚀环境对镁合金表面的影响是不同的，有些环境下镁合金的耐腐蚀性能较好，而有些环境下则较差。表面硬化处理可以使镁合金表面的复合耐腐蚀性提高，从而使其更加适合广泛的应用领域。

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镁及镁合金表面电镀镍工艺

【摘要】本文研究了镁及镁合金机体上电镀镍的工艺。通过特殊的前处理工艺，再利用酸性光亮镀镍的方法在镁及镁合金表面获得镍镀层。讨论了前处理工艺、电流密度及添加剂等工艺参数对镀层质量的影响。在此工艺条件下，可以在镁和镁合金表面形成致密度高、空隙率低、结合强度好且硬度高的合金镀层。镀层镍含量超过96%，镀态硬度为HV370，在250℃时效时，硬度可达HV510，磨损率达到31×10-6mm3/min，比镁机体有显著提高。

【关键词】镁及镁合金电镀镍前处理工艺参数

0 引言

镁具有比强度高、密度小等优异性能，作为结构材料使用有着潜在而广阔的前景，但镁合金化学活性高、耐蚀性差的缺点又制约其发挥优势的主要因素，因此，适当的表面处理以增强镁合金的耐蚀性具有重要的现实意义。

本文根据镁合金表面特点及各种防护措施的利弊，通过多次试验，研究出一种无氰化物、无氟化物的环保型电镀工艺。试验表明：此工艺可操作性强，工艺合理；获得镍镀层均匀、光亮，与机体结合力达到国标，其耐磨性和耐蚀性与镁合金其他防护处理相比大大增强。

1 试验材料和工艺流程

试验材料为AM50，试样尺寸为50m m×5mm×20mm.

镀层制备工艺流程如下：铸造镁合金→时效处理→磨制→脱脂→热水洗→流水洗→弱酸中和→出光→流水冲洗→活化→流水冲洗→预镀→水洗→电镀镍→封闭处理→干燥

2 工艺过程

2.1电镀前处理

镀层和机体主要依靠机械附着力、分子间力和金属键力相结合。因此机体表面情况直接影响到镀层与机体的结合程度是否良好。当机体表面粗糙、有锈斑或有油污时，可能会导致镀层不平滑、不光亮、结合不牢固及耐蚀性降低；若机体表面不洁净或处理不当，可能导致镀层脱壳、起泡和花斑；若机体表面有气孔、砂眼或裂缝等，可能导致镀层有黑斑、泛白点、鼓泡；若机体表面有灰尘或粘有金属粉末。会导致镀层毛刺、小结瘤，脱落后使镀层产生小孔。由此可见，在电镀正式进行之前，必须做好电镀前的处理工作，才能保证电镀成果满足需求者的要求。

由于镁合金电化学活性很高，易与镀液中金属阳离子先发生反应，形成结合力差的置换层，同时镁合金易与镀层金属发生电偶腐蚀，而使金属表面发生点蚀降低镁合金镀层性能，因此在镁合金电镀或化学镀所需性能的金属或合金之前一般有先进行化学转化镀金属的前处理过程，这种前处理工艺要求在先于镁和镀液阳离子形成置换层之前形成致密无孔的底层，一般为浸锌或直接化学镀镍两种方法，本试验采用的正是后者。

2.1.1 时效处理

由于镁合金在压铸及机械加工过程中可能渗入杂质原子和有害气体，使内应力增大，在后处理过程中会使功能镀层脆性增大，与机体结合力降低。时效处理能减少内应力，具体工艺随镁合金种类不同而略有差别。

本试验工艺为：在100~120℃的热处理炉内保温3~4h。

2.1.2 磨制

电镀磨光多使用弹性轮，磨料与磨轮工作面的粘接能力较小，工作时旧磨粒不断脱落，新磨粒迅速显现。

2.1.3 脱脂液配方工及工艺

电镀之前，要用脱脂剂脱除金属表面上的油脂及矿物油。因为镁合金中耐酸碱性均较差，配方中不宜含有氢氧化钠，因此，选用碳酸钠和磷酸钠作为碱性脱脂剂。本工艺的最佳脱脂液配方如下：

碳酸钠18g/L

磷酸钠12g/L

OP乳化剂微量

温度50~55℃

时间 5~10min

2.1.4 热水洗和流水洗

2.1.5 弱酸中和液配方及工艺

中和的目的一方面防止脱脂液进入后续溶液中，另一方面可以起到一定除杂质的作用，为出光打下基础。

醋酸 10ml/L

缓蚀剂微量

2.1.6 出光液配方及工艺

出光就是指在合适的溶液中，依靠化学浸蚀的作用对机体进行抛光，是对镁及镁合金表面处理的进一步处理程序。本试验得出最佳出光液配方如下：铬酐 140g/L

硝酸 20ml/L

亚硝酸钠 15g/L

温度室温

时间 2~5min

2.1.7 活化液配方及工艺

酸性氟化铵 85g/L

氢氟酸 2.7ml/L

正磷酸 2.5ml/L

温度室温

时间合金表面气泡均匀为止

2.1.8 预镀液配方及工艺

试验的最佳预镀液配合比如下所示：

主盐（镍离子与氟硼酸盐的衍生物） 200g/L

添加剂（环己六醇六磷酸酯） 50g/L

配合剂（钠盐） 5g/L

光亮剂（芳香醛、糖精及甲酸钠配位体）微量

阳极镍极

PH值 2.0~2.6

电流密度开始5min 5A/dm2

后10min 7A/dm2 时间 15min

搅拌方式阴极移动

预镀液中的主盐为镍离子与氟硼酸盐的衍生物，是电沉积的主题。其含量过低降低极限电流的密度，其含量过高减少阳极极化，使允许Dk值范围变窄，镀层的平整性下降。氯化镍既是导电盐，又可作为主盐的补充，其含量在很宽的范围内变化而不影响镀层的结合力和表面质量，但其含量对镀液蚀点有很大影响。试验表明：氯化镍每增加5g/L，蚀点下降4.5℃左右，此配方氯化镍最佳含量为20g/L。配合剂为钠盐，不加则镀层为泛白色，无光泽；加入过多虽然沉积速度有一定提高，但镀层表面发雾并与机体结合力下降，在随后续镀中导致镀层耐蚀耐磨性下降。添加剂为环己六醇六磷酸酯，其浓度高，阳极化学溶解速度加大，镀液阳离子浓度升高，蚀点低，镀层呈雾状；浓度低，镀层表面质量差，影响续镀质量。光亮剂为芳香醛、糖精及甲酸钠配位体。

允许的电流密度为5~8A/dm2.经热震实验表明，开始时电流值应该去下限。因为起始电流转高情况下，沉积速度虽很大，但结合力差。过一段时间后，电流值应取上限。因为此时沉积与扩散速度达到平衡，镀层表面质量也较细腻、平整及光亮。

2.1.9 水洗

前处理一系列工作结束之后，一定要水洗，除掉前面几步留下的杂质、粉末、溶剂等。

2.2电镀镍过程

经过上述一系列处理，镁及镁合金表面已经变得细腻、平整、光滑，并且已经形成了一层致密无孔的底层，此时可以进行正式电镀。

2.2.1电镀液配方

NiSO4·7H2O 280g/L

NiCl2·6H2O 40g/L

硼酸 30g/L

光亮剂A 1ml/L

光亮剂B 10ml/L

补加时A、B按1:1补加。

2.2.2电镀条件

电流密度 1~4A/dm2

温度 55~60℃

2.3电镀后处理

2.3.1封闭处理