铝合金材料化学镀镍的前处理加工

在做的金属基体中，铝合金是继钢和铁之后，做化学镀镍的较多的基材。化学镀镍可以赋予铝基板硬度、耐磨性、可焊性和耐腐蚀等诸多性能。


铝的另一个特点是它与化学镀镍溶液的潜在反应性。磷镍化学镀液多为酸性，镍在电化学上电极电势比铝正，会发生镍的沉积和铝基体的化学侵蚀，影响化学镀镍层的良好附着力。为了在加工过程中保护铝表面，就需要做浸锌处理，锌的置换镀层会保护铝免受大气暴露时的重新氧化，并在化学镀镍溶液中重新溶解，避免无氧化物的铝基底暴露，在其上沉积镍形成附着镀层。

铝零件通常通过碱洗、酸蚀或碱蚀、除垢和浸锌来制备。

1.碱洗

用温和的碱性清洁剂进行清洁，这种清洁剂不会腐蚀（或只轻微腐蚀）基材，同时还能去除表面的有机污染物。强碱性清洁剂会攻击铝，干扰化学镀镍层的外观和附着力。

2.酸蚀或碱蚀

(1)酸蚀

用酸浸蚀对铝的腐蚀小，不仅可以保证表面的光洁度，而且由于合金元素去除较彻底，所能达到的结合力较高。酸性浸蚀的腐蚀远低于碱性浸蚀，由于合金的腐蚀一般是电化学腐蚀，合金元素与铝元素基体形成原电池，浸蚀发生在合金元素的周围，当浸蚀严重时容易产生毛细孔洞，这种孔洞进入的溶液很难清洗，当溶液进入化学镍溶液时，孔洞中的脏污会慢慢溢出，轻则造成镀层粗糙，重则引发针孔起泡。

(2)碱蚀

对于有些合金采取碱性浸蚀的效果更好。另外对于表面光洁较差或者经加工车削后有螺纹的零件，碱性浸蚀有助于去除化学镍难以完整覆盖的毛刺和锐边。此外，碱性浸蚀有助于在氧化严重的铸件上获得更薄、更均匀的去除氧化膜的新鲜表面。

3.除垢

由于铝合金中通常含铜、铁、镁、硅等成分，其中加入硅能使铝合金加工与成型更方便，但这其中的硅又会使产品表面形成一层阻碍结合力的膜层，所以要通过除垢工艺除掉这层膜，使铝工件表面裸露出洁净金属基体。而除垢一定要控制温度、浓度和时间这三个要素，特别温度，这是夏季铝合金易起泡的罪魁祸首，在夏天一定要有冷冻降温设备。通常市面上有成品的除垢剂可以使用。对于纯工业铝和铝镁锻造合金，简单的百分之50硝酸溶液就可以使用。但对于硅含量比较高的铸件，需要加入适当的氢氟酸来溶解硅，具体的添加量要看合金的成分而定。

4.浸锌

(1)第 1 次浸锌

化学镀镍时，铝的表面有一层致密的氧化膜，这层膜大约有5-20um，不去除它就很难形成后续的镀层。就氧化层本身来说，去除并不困难，问题是在去除氧化膜后的表面与空气接触的表面会迅速形成氧化膜，浸锌的目的一方面是去除这层氧化膜，另一方面是去除氧化膜的同时再铝的表面形成锌的置换层，起阻挡作用，使去除了氧化膜的表面与大气隔绝，免受氧化。

浸锌溶液的配合中加入少量的金属盐，是为了与置换了的锌产生合金化作用，改变锌层的晶体学结构，获得细小的晶粒。更重要的是可以改善锌层与各种铝合金的结合力。

浸锌一般在室温下进行，第 1 次浸锌一般为30-50s。浸锌以后，原来白色的表面被一层均匀的灰色锌层所代替。

(2)硝酸退除

第 1 次浸锌获得的锌层一般比较粗糙，覆盖不完全，而且浸锌时对基体的腐蚀可能又使合金加杂物暴露出来。为了获取较均匀的浸锌层，一般要用体积比为1：1的硝酸退除，进行第2次浸锌。

(3)第2次浸锌

经过硝酸退除，进一步纯化了铝的基体，露出更均匀的富铝表面。第2次浸锌就可以获得更好更薄更均匀更致密的浸锌层。第2次浸锌层如果发现色泽不均匀或色斑，需要重新退除，再浸锌。第2次浸锌与第 1 次相同，如果要求不高也可以是同一缸，但浸锌的时间更短，一般15-20s。

浸锌的锌酸盐溶液是碱性很强的溶液，对铝有相当强的腐蚀作用。浸锌的时候首先溶解掉铝表面的氧化膜，进而又腐蚀晶界处和合金元素的周围，容易形成如浸蚀一节所述的毛细孔洞，成为镀层与基体结合的隐患。因此，浸锌与除油、浸蚀一样，十分重要，不可使铝基体产生腐蚀。

5.碱性化学镀镍

工业上普遍采用ph值为4.2-5.2的酸性化学镍溶液。当经浸锌处理的铝零件浸入这种溶液时候，锌层会迅速溶解，这一结果会带来两个不利的影响：

(1)锌层迅速溶解会使铝材失去保护作用，仍会产生结合力不良的问题，对于老化的镀液，这一问题尤为突出。老化液中积累了各种副产物，使镀液的离子浓度不断提高，加速了对锌层的溶解；

(2)另一个不利的影响是:浸锌层溶解进入溶液，会沾污镀液，使镀液的寿命缩短。超过一定范围，镀层与基体的结合力就会得不到保证。

碱性化学镀镍就是经过浸锌处理的零件先在碱性化学镀镍液中镀镍。由于锌在这种碱性介质中的腐蚀速率较小，由于置换反应覆盖一层极薄的镍后（0.5um），再进入酸性化学镀镍的溶液时与镀液接触的阻挡层不是锌层，而是不会在酸性镀液中溶解的，可以引发化学镀镍的镍层，这种镍层既可以保证浸锌层不被过度腐蚀，保护了去除氧化膜的新鲜铝表面，从而保证了镀层的结合质量，同时又可避免锌层溶解到酸性化学镀镍液中，延长了镀液的使用寿命，事实证明，采用这一步骤可以显著减少镀层的缺陷，改善结合力，所谓两种阻挡层指的就是浸锌层和预镀镍层。

由于碱性化学镀镍的镀层厚度仅为0.5um左右，故不需要经常补充调换。但每次使用之后溶液需要过滤，并在下一次使用前重新调整ph值。

以上就是铝合金材料化学镀镍处理和加工工艺，不知道小伙伴们是否有不明白的地方呢？

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