利用酸溶液除去钢铁表面氧化皮、铁锈的方法叫酸洗,是清洗金属表面的一种方法,一般是将工件浸入硫酸水溶液中,以除去金属表面的氧化物等膜层,是电镀、搪瓷、轧制等工序的前处理或中间处理。
酸洗可以去除镁合金表面的铁锈、氧化皮等,同时使表面变得粗糙,提高基体与涂层的结合强度。
酸洗包括含铬酸洗和无铬酸洗。
1 铬酸洗
含铬酸洗液通常以CrO为主要成分,具有强氧化性。
AZ91D镁合金经CrO3酸洗后进行中温化学镀镍,极化曲线表明镀层的腐蚀电位高于基体的腐蚀电位,腐蚀速度明显降低。
研究了含铬酸洗液对镀层性能的影响,确定最佳酸洗工艺为:240g/LCrO3、40mL/LHNO3、酸洗时间30S。
含铬酸洗液具有良好的浸蚀效果,且不会对镁合金基体造成明显的过腐蚀,应用十分广泛,但铬酐属于剧毒物质,对环境和人体健康有严重影响,因此无铬酸洗已成为酸洗技术的研究趋势。
无铬酸洗
无铬酸洗液有酸性酸洗液和碱性蚀刻液,无机酸中硝酸对镁合金的蚀刻效果最好,磷酸稍差,硫酸不太合适。
采用无铬酸洗液(/L,·/L)在45℃下处理5~10s,活化后进行酸洗、化学镀镍,可获得耐蚀性良好的NiP镀层。
采用硝酸、磷酸替代含铬酸洗液,开发了镁合金无铬低氟化学镀镍工艺。
图1对比了酸洗工艺一(/L,68%/L,室温处理30~60S)与工艺二(68%/L,85%H3PO4,室温处理30~40S)的酸洗效果,可以看出,经过工艺二处理后,镁合金获得了更好的腐蚀形貌,且涂层与基体的结合强度有所提高。
对比了3种无铬酸洗液对AZ91D镁合金的酸洗效果,发现当采用HNO3+H3PO4作为酸洗液时,能够充分去除氧化皮及粗糙表面,且不会对基体造成过度腐蚀,如图2所示。
在磷酸酸洗液中添加氟化钾和钼酸盐,可以抑制磷酸对镁基体的腐蚀,降低酸洗液中磷含量至20~40mL/L也有很好的酸洗效果。碱性蚀刻液主要由焦磷酸盐组成,利用P2O7与MgO、Mg(OH)2配位,对镁合金基体形成均匀的蚀刻,获得良好的镀层。
无铬酸洗工艺已引起大家的关注,但大部分研究还处于实验阶段,如何既能去除锈迹和氧化层,又能使镁合金表面粗糙化,又不对基体造成过度腐蚀,还有待进一步探索。
激活
活化的目的是去除氧化膜并在镁合金表面生成一层新的薄膜,该薄膜一般为MgF2和MgO的混合物,MgF2对基体有保护作用,MgO可促进镍的沉积。
镁合金活化分为含氟活化和无氟活化。
① 氟活化
采用40%HF(370mL/L)室温活化镁合金可以提高Ni-P镀层的耐蚀性。
通过对比3种活化液对镁合金的处理效果发现,镁合金经~100g/L和-50g/L活化后,获得的镀镍层均匀、细密,镀层结合强度好,白蚀电位较基体提高1.1V。
含氟活化容易控制、效果好,但HF对人体和环境的危害较大。
② 无氟活化
通过用NaOH代替酸性含氟活化液,在室温、pH≥12的条件下,获得了具有良好结合强度的耐腐蚀Ni-P镀层。植酸()是一种新型、环保的金属表面处理剂。研究发现,经过植酸处理后,膜层的电化学性能得到改善,腐蚀速度降低。
植酸活化处理工艺研究表明,镁合金经植酸处理后耐蚀性明显提高,确定最佳活化工艺为:植酸20g/L、0=500C、pH=8、t=25min。
目前低氟工艺多采用氢氟酸或氟化钠、氟化氢铵等氟化物代替氢氟酸。F能蚀刻基体,能与镁合金反应生成MgF2保护基体,因此使用较多。但氟也是环保必须严格控制的元素,其含量的增加必然对生态环境造成严重影响,真正有效的无氟活化工艺是未来的研究趋势。
3. 一步酸洗活化法
为了简化步骤,提高效率,科研人员将酸洗和活化一步完成,开发了以磷酸盐和高锰酸盐为基础的一步法工艺,在镁合金表面形成均匀细腻的磷酸盐膜,经过化学镀镍后,镀层的致密性和结合强度得到提高。在0=25,pH=2的条件下,用3PO4、H3BO3、混合溶液处理后的AZ91D镁合金上直接进行3uJ化学镀镍,也获得了耐腐蚀涂层。
采用醋酸和硝酸钠作为酸洗液对AZ91D镁合金进行酸洗,在基体表面形成了一层银色的蜂窝状膜层,提高了涂层的结合强度。
一步酸洗活化法简化了工艺流程,且多采用无铬、低氟比实验条件,减少了对环境和人体的危害,减少了试剂消耗和后续处理步骤,节省了成本,但一步酸洗活化法的效果、工艺稳定性、适用范围、镀层性能等还有待进一步提高。
说了这么多,大家了解化学镀镍酸洗活化方法了吗?