[其他]超塑性鋅--鋁合金工件化學鍍鎳工藝

在審

• 申請號: 101985000000657
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100657B
• 公開（公告）日: 1987-05-13
• 發明（設計）人: 王繼蔭;單國友
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬腐蝕和防護研究所
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 閔憲智;李紹光

一種超塑性鋅－鋁合金工件化學鍍鎳工藝，該工藝可用于鋅－鋁制成的各種結構復雜的表面硬化處理，以改善工件的磨損性能，其鍍層與基體有良好的結合力，鍍件表面硬度可達到ＨＶ≥６００ｋｇ／ｍｍ²。本發明的主要特征是預電鍍鎳后不經活化處理就直接化學鍍鎳，形成一個在鎳上化學鍍鎳的自催化過程，使化學鍍鎳能順利進行。本發明由：１、噴砂及浸蝕的前處理；２、預電鍍鎳；３、化學鍍鎳三個工序組成。

本發明是關于超塑性鋅-鋁合金工件表面硬化處理。

利用超塑性鋅-鋁合金的高延伸率與低流變阻力的特性，可將其制成結構復雜的工件。但是，超塑性鋅-鋁合金工件硬度低（HV≤100kg/mm²）不耐磨損，必須通過表面硬化處理提高其硬度，方能得到廣泛應用。日本金子富士男等人（1）報導過在鋅-鋁合金上化學鍍鎳的實驗，他是通過合金試片在磷酸溶液中浸漬、用研磨布拋光，焦磷酸銅溶液置換鍍銅，鍍銅層在硝酸銀活化液中活化處理，然后進行堿性化學鍍鎳，我們實驗證明，上述工藝尚存不足之處：1、用研磨布布對外形復雜的鍍件進行拋光是很難的，另外，置換銅層在表面易產生沉淀，影響了化學鍍層的質量，我們認為焦磷酸銅溶液置換銅的預鍍其結合力不如采用氰化鍍銅工藝，但后者伴隨著大量劇毒物質排放而污染環境。2、在銅上用硝酸銀或氰化鈀進行活化才能在銅層上化學鍍鎳，而活化過程殘存微量的活化劑會沾污化學鍍液，會使鍍液很快就分解失效，本來活化用的貴金屬鹽價格就很昂貴，加之鍍液不能連續使用，必然會使成本增加。3、活化后在堿性化學鍍鎳中施鍍，其鍍層磷含量很少^{（2）～（4）}，而加熱后鍍層的耐磨性及硬度是隨著磷含量的增加而提高的^（5）。4、采用上述工藝其鍍層的結合力及耐蝕性能較差，經大氣暴露一段時間后鍍層變色剝落。（1）

本發明的目的是為超塑性鋅-鋁合金工件提供一種化學鍍鎳表面硬化工藝，該工藝可改善工件的耐磨性能，而且鍍層與基體有良好的結合力，鍍件表面硬度可達到HV≥600kg/mm²。

本發明的主要特征是不需要通過貴金屬活化處理，預電鍍鎳后，直接化學鍍鎳，形成一個在鎳上化學鍍鎳的自催化過程，使化學鍍鎳能順利進行，發明組成如下：

1、表面前處理：工件經除油及水沖洗后，在1～2.5大氣壓下采用100～300m的砂粒對工件表面均勻噴砂，這樣可以產生一個具有鎖合作用的咬蝕結點，從而使預鍍鎳層能與基體有良好的結合。同時可以除去超塑性成型時未清洗凈的油污及氧化皮，否則預鍍鎳層將起泡剝落。表面前處理時要合理的選擇壓力和噴砂粒度，因為風壓及砂粒太大都能損傷工件的表面，從而影響鍍層的表面粗糙度。

2.浸蝕：水洗后在0.5～2%的稀硫酸（重量%）中，溫度為15～30℃將工件浸蝕0.1～0.5分鐘，然后用冷水漂洗，這樣可去掉工件表面的氧化物灰，使其有一個活性的表面，為預鍍鎳的沉積提供了有利的條件。

3.預電鍍鎳：先采用大電流沖鍍，電流密度為2～6A/dm²。時間3～7分鐘，然后降到電流密度為0.5～2A/dm²進行電鍍。電鍍時間為5～15分鐘，鍍鎳溫度為45～65℃，pH為7～8，電鍍液組成為：

硫酸鎳 0.35～0.70克分子/升

檸檬酸鈉 0.40～0.80克分子/升

硼酸 0.30～0.70克分子/升

氯化鈉 0.20～0.50克分子/升

采用大電流沖鍍可使鎳在鋅-鋁合金表面沉積時成核速度超過晶粒長大速度，從而可得到致密的細晶鍍鎳層，在這樣的工件表面上再采用小電流的電鍍則會使鎳在已成核的晶粒上長大。電流密度小不利于在復雜形狀的工件成核，但過大電流的長時間沖鍍會引起工件表面的過熱發黑，因此沖鍍時間的控制也是很重要的。另外，沖鍍后的電鍍時間更為重要，電鍍時間短，預鍍層薄，化學鍍時鍍液就會滲過預鍍層腐蝕鋅-鋁合金的基體，預鍍時間長，鍍層過厚即不經濟也會使鍍層增加應力，從而也影響到鍍層同基體的結合力。

4.工件經水沖洗后，即可投入化學鍍液中施鍍，其溫度80～90℃，pH為4.5～5，沉積速度為20～25m/小時，化學鍍液組成如下：