化学镀镍溶液和以其制备镀镍层的方法及铝合金轮毂镀层

摘要

化学镀镍溶液和以其制备镀镍层的方法及铝合金轮毂镀层，它涉及一种化学镀镍溶液、以该化学镀镍溶液制备镀镍层的方法及由以该化学镀镍溶液制备的镀镍层组成的铝合金轮毂镀层。本发明的化学镀镍溶液由5.6～6.0g/l Ni2+、25～30g/l NaH2PO2·H2O、10～45g/l配位体、0～20g/l磷抑制剂、5～30g/l缓冲剂组成，以其制备镀镍层的方法为将经过处理的铝合金轮毂浸于上述溶液中施镀，得到化学镀镍层，由其组成的铝合金轮毂镀层由电镀预镀镍层、电镀酸铜层、三层镍、镍封层、亮铬层和化学镀镍层组成，化学镀镍层位于铝合金轮毂镀层的预镀层或中间层。本发明获得的镀层耐蚀性大大提高，CASS试验88h以上。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种化学镀镍溶液及以该化学镀镍溶液制备化学镀镍层的方法和由以该化学镀镍溶液制备的镀镍层组成的铝合金轮毂镀层。

背景技术：

20世纪70～80年代铝合金轮毂由于具有重量轻、导热性好、加工性好和易实现设计者的创造思维的特点，因此逐步取代钢铁轮毂，并获得了飞速发展。铝轮毂最常采用的表面处理技术是喷漆。随着人们生活水平的不断提高，电镀铝轮毂以其外观光亮、华贵和耐蚀性好的特点，获得了越来越多的市场需求。目前全球电镀铝轮毂生产厂商，采用的工艺大多是电镀预镀镍(两次)、电镀酸铜、三层镍、镍封和亮铬。由于轮毂形状的复杂性，电镀镍预镀层厚度分布非常不均匀，电流密度低处镀层薄、不亮，预镀后需抛光处理，因此电镀铝轮毂耐蚀性和产品合格率较低，远远不能满足市场的需求。

发明内容：

本发明为了解决目前铝合金轮毂镀层不能满足高耐蚀性(醋酸加速盐雾试验-CASS试验88小时)的需要，提供一种化学镀镍溶液和以其制备镀镍层的方法及铝合金轮毂镀层。本发明的化学镀镍溶液由以下成分组成：5.6～6.0g/l Ni²⁺、25～30g/l NaH₂PO₂·H₂O、10～45g/l配位体、0～20g/l磷抑制剂、5～30g/l缓冲剂。以化学镀镍溶液制备化学镀镍层的方法是这样实现的：a、配制由以下成分组成的化学镀镍溶液：5.6～6.0g/l Ni²⁺、25～30g/lNaH₂PO₂·H₂O、10～45g/l配位体、0～20g/l磷抑制剂、5～30g/l缓冲剂，调节pH为4.3～7.3；b、将经过处理的铝合金轮毂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的条件下进行施镀20～30min，得到化学镀镍层。由以该化学镀镍溶液制备的镀镍层组成的铝合金轮毂镀层包括电镀预镀镍层、电镀酸铜层、三层镍、镍封层和亮铬层，它还包括化学镀镍层，化学镀镍层位于铝合金轮毂镀层的预镀层或中间层，所述化学镀镍层是这样获得的：a、配制由以下成分组成的化学镀镍溶液：5.6～6.0g/l Ni²⁺、25～30g/l NaH₂PO₂·H₂O、10～45g/l配位体、0～20g/l磷抑制剂、5～30g/l缓冲剂，调节pH为4.3～7.3；b、将经过处理的铝合金轮毂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的条件下施镀20～30min，得到化学镀镍层。本发明的铝合金轮毂高耐蚀性镀层是在传统的电镀预镀镍(两次)，电镀酸铜、三层镍、镍封和亮铬的工艺基础上，加入了化学镀镍层。化学镀镍层可以是预镀层，也可以是中间层，其中化学镀镍溶液为中性或酸性溶液，由于铝是两性金属，比较活泼，在化学镀镍溶液中，易发生浸蚀反应，导致镀层结合力下降，甚至起泡和剥离。如果EN溶液中含有SO₄^2-离子和Cl^-离子，那么它的浸蚀性就会增加，同时Cl^-离子的积累增大了镀层的拉应力并降低镀层的耐蚀性，并且Cl^-离子和SO₄^2-离子的积累，降低了Ni²⁺和H₂PO₂^2-的扩散速度，因而降低了镀液的沉积速度。本发明的化学镀镍溶液中不含有Cl^-离子和SO₄^2-离子。本发明只需在传统工艺的基础上稍加改进，就可实施，获得的镀层耐蚀性大大提高，CASS试验88h以上。

具体实施方式：

具体实施方式一：本实施方式的化学镀镍溶液由以下成分组成：5.6～6.0g/l Ni²⁺、25～30g/l NaH₂PO₂·H₂O、10～45g/l配位体、0～20g/l磷抑制剂、5～30g/l缓冲剂。所述配位体为乳酸、柠檬酸、甘氨酸、丁二酸、羟基乙酸、丙酸、苹果酸、戊二酸、三乙醇铵、氯化铵中的一种或几种的混合物；所述磷抑制剂为硫酸铵、氯化铵、钨酸钠中的一种或几种的混合物；所述缓冲剂为乙酸钠、丙酸钠、硼酸中的一种或几种的混合物。所述Ni²⁺以碳酸镍或碱式碳酸镍的形式加入。

具体实施方式二：本实施方式的酸性化学镀镍溶液由以下成分组成：5.6～6.0g/l Ni²⁺、25～30g/l NaH₂PO₂·H₂O、10～25g/l 1^#配位体、10～20g/l2^#配位体、5～30g/l缓冲剂。所述1^#配位体为乳酸、柠檬酸、甘氨酸、丁二酸、羟基乙酸中的一种或几种的混合物；所述2^#配位体为丙酸、苹果酸、丁二酸、戊二酸中的一种或几种的混合物；所述缓冲剂为乙酸钠、丙酸钠、硼酸中的一种或几种的混合物。

具体实施方式三：本实施方式的酸性化学镀镍溶液由以下成分组成：5.8g/l NiCO₃、28g/l NaH₂PO₂·H₂O、18g/l甘氨酸、15g/l戊二酸、20g/l乙酸钠。

具体实施方式四：本实施方式的中性化学镀镍溶液由以下成分组成：5.6～6.0g/l Ni²⁺、25～30g/l NaH₂PO₂·H₂O、10～25g/l配位体、10～20g/l磷抑制剂、5～30g/l缓冲剂。所述配位体为乳酸、柠檬酸、丙酸、三乙醇铵、氯化铵中的一种或几种的混合；所述磷抑制剂为硫酸铵、氯化铵、钨酸钠中的一种或几种的混合；所述缓冲剂为乙酸钠、丙酸钠、硼酸中的一种或几种的混合。

具体实施方式五：本实施方式的中性化学镀镍溶液由以下成分组成：5.7g/l Ni²⁺、26g/l NaH₂PO₂·H₂O、20g/l三乙醇铵、15g/l硫酸铵、15g/l丙酸钠。

具体实施方式六：本实施方式的以化学镀镍溶液制备镀镍层的方法是这样实现的：a、配制由以下成分组成的化学镀镍溶液：5.6～6.0g/l NiCO₃、25～30g/l NaH₂PO₂·H₂O、10～45g/l配位体、0～20g/磷抑制剂、5～30g/l缓冲剂，调节pH为4.3～7.3；b、将经过处理的铝合金轮毂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的条件下施镀20～30min，得到化学镀镍层。

具体实施方式七：本实施方式的以酸性化学镀镍溶液制备镀镍层的方法是这样实现的：a、配制由以下成分组成的酸性化学镀镍溶液：5.6～6.0g/lNi²⁺、25～30g/l NaH₂PO₂·H₂O、10～25g/l 1^#配位体、10～20g/l 2^#配位体、5～30g/l缓冲剂，调节pH为4.3～4.9；b、将经过处理的铝合金轮毂浸于上述溶液中，在88±2℃的条件下施镀20～30min，得到化学镀镍层。

具体实施方式八：本实施方式的以中性化学镀镍溶液制备镀镍层的方法是这样实现的：a、配制由以下成分组成的中性化学镀镍溶液：5.6～6.0g/lNi²⁺、25～30g/l NaH₂PO₂·H₂O、10～25g/l配位体、10～20g/l磷抑制剂、5～30g/l缓冲剂，调节pH为6.8～7.3；b、将经过处理的铝合金轮毂浸于上述溶液中，在78±2℃的条件下施镀20～30min，得到化学镀镍层。

具体实施方式九：本实施方式的由以该化学镀镍溶液制备的镀镍层组成的铝合金轮毂镀层包括电镀预镀镍层、电镀酸铜层、三层镍、镍封层和亮铬层，它还包括化学镀镍层，化学镀镍层位于铝合金轮毂镀层的预镀层或中间层，所述化学镀镍层是这样获得的：a、配制由以下成分组成的化学镀镍溶液：5.6～6.0g/l Ni²⁺、25～30g/l NaH₂PO₂·H₂O、10～45g/l配位体、0～20g/l磷抑制剂、5～30g/l缓冲剂，调节pH为4.3～7.3；b、将经过处理的铝合金轮毂浸于上述溶液中，在(78～88)±2℃的条件下施镀20～30min，得到化学镀镍层。

具体实施方式十：本实施方式是这样实现的：对于窗口深度为28cm的铸造铝合金轮毂，采用中性低温化学镀镍→电镀酸铜→暗镍→半光亮镍→亮镍→镍封→装饰铬施镀500只，传统工艺施镀(电预镀镍没有采用象形阳极)10只。结果发现：采用传统工艺方法，无法获得完整的预镀层，而采用本实施方式可以获得完整、光亮和均匀的镀层，不同铝轮毂镀层合格率和耐蚀性结果见表1。

表1

    窗口深度/cm    方法1镀层    传统镀层  合格率/％CASS试验/h  合格率/％  CASS试验/h    28    93    88    0    /

具体实施方式十一：本实施方式是这样实现的：对于窗口深度为12cm的铸造铝合金轮毂，采用中性低温化学镀镍→电镀酸铜→暗镍→半光亮镍→亮镍→镍封→装饰铬(方法1)和传统电镀方法各施镀500只轮毂。表2为窗口深度为12cm的铸造铝合金轮毂，采用不同预镀工艺的施镀时间和预镀层的厚度分布，轮毂不同部位镀层厚度采用电解法测量。镀层耐蚀性见表3，由实验结果可知：方法1的化学预镀镍具有传统电预镀镍无法比拟的均匀性。这是由于化学预镀镍与电镀镍预镀层相比，不存在由于电流密度分布不均匀，而带来的厚度分布的不均匀性。由于电镀镍预镀层最大厚度相差20μm以上，因此电镀镍预镀层整体表现出较差的防护性。

表2

    预镀层  施镀时间/min  最大厚度/μm  最小厚度/μm方法1(EN预镀层)    20    6.5    6.3传统电镀镍预镀层    40    26.3    3.5

表3不同铝轮毂镀层合格率和耐蚀性

    窗口深度/cm    方法1镀层    传统镀层  合格率/％CASS试验/h  合格率/％  CASS试验/h    12    95    88    75    22

具体实施方式十二：本实施方式是这样实现的：对于窗口深度为12cm的铸造铝合金轮毂，采用电镀瓦特镍→酸性化学镀镍→电镀瓦特镍→电镀酸铜→半光亮镍→亮镍→镍封→装饰铬(方法2)和传统电镀方法各施镀100只轮毂，不同铝轮毂镀层合格率和耐蚀性试验结果见表4，采用方法2在电预镀镍后实施酸性化学镀镍，获得的铝合金轮毂镀层耐蚀性较好。

表4

    窗口深度/cm    方法2镀层    传统镀层  合格率/％CASS试验/h  合格率/％  CASS试验/h    12    92    88    75    24

具体实施方式十三：本实施方式是这样实现的：对于窗口深度为12cm的铸造铝合金轮毂，采用电镀瓦特镍→电镀酸铜→酸性化学镀镍→暗镍→半光亮镍→亮镍→镍封→装饰铬(方法3)和传统电镀方法各施镀100只轮毂，试验结果见表5，采用方法3在电镀酸铜后实施酸性化学镀镍，获得的铝合金轮毂镀层耐蚀性较好。

表5

    窗口深度/cm    方法3镀层    传统镀层  合格率/％CASS试验/h  合格率/％  CASS试验/h    12    93    88    75    22

具体实施方式十四：本实施方式是这样实现的：对于窗口深度为12cm的铸造铝合金轮毂，采用中性低温化学镀镍→电镀瓦特镍→酸性化学镀镍(中磷或高磷)→电镀镍→电镀碱性镀铜→电镀酸铜→半光亮镍→全光亮镍→装饰铬(方法4)和传统电镀方法各施镀100只轮毂，试验结果见表6，采用方法4在电镀酸铜后实施酸性化学镀镍，获得的铝合金轮毂镀层耐蚀性较好。

表6

    窗口深度/cm    方法4镀层    传统镀层  合格率/％CASS试验/h  合格率/％  CASS试验/h    12    92    88    75    24