對(duì)鎂合金進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍的最重要問(wèn)題是正確的前處理,一旦形成適當(dāng)?shù)牡讓?可以進(jìn)一步鍍覆我們所需性能的金屬或合金。目前最為常用的底層為浸鋅層和直接化學(xué)鍍鎳層。所形成的底層必須無(wú)孔,否則進(jìn)一步進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的孔隙,難于獲得均勻的鍍層。鎂合金的前處理工序復(fù)雜、耗時(shí),需精確控制方能獲得良好的結(jié)合力及耐蝕性,并且前處理過(guò)程因合金而異。對(duì)于不同型號(hào)的鎂合金或所采用的鍍液不同,前處理的方法也不同。下面簡(jiǎn)要介紹一下一些基于浸鋅、直接化學(xué)鍍鎳等方法的不同前處理工藝。

1、浸鋅

        基于浸鋅已發(fā)明了許多前處理工藝,主要有Dow工藝、Norsk2Hydro工藝及WCM工藝。各種方法的處理過(guò)程大致如下:

        Dow工藝:除油陽(yáng)極清洗酸蝕酸活化浸鋅鍍銅Norsk2Hydro工藝:除油酸蝕堿處理浸鋅鍍銅WCM工藝:除油酸蝕氟化物活化浸鋅鍍銅Dow工藝發(fā)展最早,但得到的浸鋅層不均勻、結(jié)合力差。改進(jìn)的Dow工藝在酸活化后加入了堿活化步驟,在AZ31、AZ91鎂合金上得到的Ni2Au合金鍍層結(jié)合力良好,前處理時(shí)間也明顯縮短。Norsk2Hydro工藝同Dow工藝相比,在結(jié)合力、耐蝕性、裝飾性方面都有所提高,AZ61鎂合金經(jīng)此前處理后得到的Cu/ Ni/ Cr多層鍍層達(dá)到了室外應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。Dennis等人的研究表明,經(jīng)Dow工藝和Norsk2Hydro工藝處理得到的浸鋅層多孔,熱循環(huán)性能不好。

        在三種工藝中,WCM工藝獲得的浸鋅層最均勻,且耐蝕性、結(jié)合力、裝飾性等方面效果均最好,是一種較成功的前處理方法。然而三種方法的共同缺點(diǎn)為:當(dāng)鎂合金中鋁含量過(guò)高時(shí),沉積層質(zhì)量不好,且鎂合金表面鎂含量較豐富的區(qū)域會(huì)優(yōu)先溶解,限制了它們的應(yīng)用。

        浸鋅過(guò)程需精確控制,以確保膜層具有足夠的結(jié)合力,否則會(huì)在基體金屬的金屬間相上形成海綿狀、結(jié)合力差的非均勻?qū)?。緊接著進(jìn)行的預(yù)鍍銅過(guò)程也有許多缺點(diǎn),首先這是一個(gè)電鍍過(guò)程,對(duì)于形狀復(fù)雜的鍍件電流密度分布不均勻,尤其在孔洞及深凹處難于形成均勻的鍍層,在低電流密度區(qū),銅的沉積速度較慢,這樣鋅會(huì)置換鍍液中的陽(yáng)離子,進(jìn)而會(huì)暴露基體,鎂更容易置換,通過(guò)置換反應(yīng)直接在鎂合金表面形成的銅層結(jié)合力差、多孔、易于腐蝕。其次,鍍液中含有劇毒的氰化物,產(chǎn)生的廢液處理費(fèi)用較高。因此,有人采用電鍍鋅之后焦磷酸鹽電鍍銅來(lái)代替氰化鍍銅,聲稱獲得的鋅層厚度達(dá)0. 6μm ,適用于大多數(shù)鎂合金,隨后進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍,可獲得結(jié)合力良好的鍍層,電鍍鋅及浸鋅可同時(shí)進(jìn)行也可分開(kāi)進(jìn)行,步驟如下:

        除油堿洗酸洗活化浸鋅電鍍鋅預(yù)鍍銅另一種前處理方法在鍍銅時(shí)采用含有硅酸鹽的鍍液,對(duì)于形狀復(fù)雜的鎂合金也可獲得均勻的鍍層,耐蝕性、可焊性、導(dǎo)電性、結(jié)合力等性能均良好,前處理后可以電鍍或化學(xué)鍍各種金屬。電鍍鋅后增加電鍍錫步驟可以提高鍍層的耐磨性能。

2、直接化學(xué)鍍鎳

            對(duì)于AZ91鑄造鎂合金進(jìn)行浸鋅處理時(shí)相當(dāng)困難,為了解決這個(gè)難題,Skata等人發(fā)明了一種新的前處理方法,直接在鎂合金表面化學(xué)鍍鎳,得到的鍍層均勻、結(jié)合力良好,處理流程如下:

        清洗除油堿蝕酸活化堿活化堿性化學(xué)預(yù)鍍鎳酸性化學(xué)鍍鎳該方法的缺點(diǎn)是采用酸性化學(xué)鍍鎳溶液,一旦底層存在孔隙,會(huì)導(dǎo)致基體鎂的點(diǎn)腐蝕。英國(guó)PMD公司開(kāi)發(fā)出了一種更為簡(jiǎn)單有效的處理方法,獲得的化學(xué)鍍鎳層中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4 %～5 % ,過(guò)程如下:

        前處理堿洗酸蝕氟化物活化化學(xué)鍍鎳酸蝕、堿蝕、活化及化學(xué)鍍對(duì)結(jié)合力均會(huì)產(chǎn)生很大影響。浸蝕、活化不充分將導(dǎo)致鍍層結(jié)合力不好。氟化物活化可以用HF或NH4HF2 ,用HF活化會(huì)產(chǎn)生很寬的電化學(xué)窗,而NH4HF2活化后電化學(xué)窗很窄(pH值5. 8～6. 0 ,溫度75～77℃)。酸腐蝕采用鉻酸時(shí)會(huì)嚴(yán)重腐蝕鎂基體并產(chǎn)生還原的鉻層,但隨后的氟化物活化可以去除鉻層,并可以通過(guò)控制鎂合金表面的鈍化來(lái)控制鎳沉積速度。對(duì)于MA28鎂合金,有人研究了氟化物鈍化對(duì)化學(xué)鍍鎳的影響,鍍液中含有氟化物,作用是在化學(xué)鍍過(guò)程中抑制鎂合金基體的腐蝕,得到的鍍層結(jié)合力好,但鍍液使用壽命很短,工業(yè)化生產(chǎn)無(wú)法接受,加入絡(luò)合劑氨基乙酸可以起到穩(wěn)定鍍液的作用。

        Mizunari等人發(fā)明的專利采用鉻酐對(duì)鎂合金進(jìn)行浸蝕,氟化物活化后進(jìn)行化學(xué)鍍鎳,用氨水調(diào)節(jié)化學(xué)鍍液使其呈弱堿性。Okamura等人采用化學(xué)浸蝕對(duì)鎂合金進(jìn)行了處理,浸蝕溶液含有焦磷酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽,不含Cr6 + ,處理過(guò)程如下:

        化學(xué)浸蝕氟化物活化中和化學(xué)鍍鎳直接化學(xué)鍍鎳的優(yōu)點(diǎn)是溶液不含Cl -、SO42 - ,獲得的鍍層結(jié)合力好、耐蝕性強(qiáng),存在的問(wèn)題是傳統(tǒng)的化學(xué)鍍鎳溶液呈酸性會(huì)腐蝕基體,可以采用微酸性溶液,減緩對(duì)基體的腐蝕。