應(yīng)用于鋁合金的低磷化學(xué)鍍鎳工藝的探究

羅應(yīng)軍

（貴州理工學(xué)院 550000）

摘 要：伴隨電子產(chǎn)品中鋁制品應(yīng)用的日益廣泛，對(duì)其應(yīng)用性能提出較高要求。然而從當(dāng)前鋁制品應(yīng)用現(xiàn)狀看，盡管有導(dǎo)熱性能高、質(zhì)量輕等優(yōu)勢(shì)，但仍面臨可焊性較差問(wèn)題，導(dǎo)致其在應(yīng)用中受到一定限制。實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，將低磷化學(xué)鍍鎳工藝引入，以低磷鍍層鍍于鋁表面，可使可焊性得到提高。本次研究將對(duì)化學(xué)鍍鎳林合金技術(shù)、應(yīng)用于鋁合金的低磷化學(xué)鍍鎳工以及低磷化學(xué)鍍鎳工藝應(yīng)用建議進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：鋁合金；低磷化學(xué)鍍鎳工藝；應(yīng)用建議

前言：作為當(dāng)前可提高工件表面硬度的重要工藝技術(shù)之一，低磷化學(xué)鍍鎳，主要以微晶態(tài)結(jié)構(gòu)作為鍍層，有耐磨耐堿蝕、可焊性好以及硬度高等特征，特別對(duì)于鋁材可焊性的改善，可起到明顯效果。但值得注意的是，現(xiàn)行市場(chǎng)中低磷化學(xué)鍍鎳工藝在鋁合金表面的應(yīng)用并不常見(jiàn)，原因在于實(shí)施難度較大，如操作不當(dāng)下可造成鍍層磷含量過(guò)多，或因鍍液量過(guò)大使生產(chǎn)成本增加。因此，本文對(duì)低磷化學(xué)鍍鎳工藝在鋁合金中的應(yīng)用研究，具有十分重要的意義。

1化學(xué)鍍鎳磷合金技術(shù)相關(guān)概述

關(guān)于化學(xué)鍍鎳磷合金技術(shù)，其主要依托于自身的鍍層物理性能、均鍍能力較好的鍍液進(jìn)行非金屬材料的處理，其中的Ni-P-SiC等化學(xué)鍍，在耐磨性能上極為突出。從化學(xué)鍍鎳林合金工藝特征看，主要以催化反應(yīng)為主，將鎳磷合金鍍層作為催化劑，但催化反應(yīng)中可能有微量雜質(zhì)存在于鍍液中，對(duì)催化反應(yīng)產(chǎn)生影響，甚至造成施鍍效果不具備較好的可重現(xiàn)性。而在此基礎(chǔ)上提出的鋁合金低磷化學(xué)鍍鎳工藝，其主要針對(duì)鋁可焊性差特征而提出，由于鋁本身有氧親和力強(qiáng)、活性高以及易加工等特點(diǎn)，且有致密氧化膜形成于金屬表面，可避免被腐蝕。但致密氧化膜的存在，也直接導(dǎo)致鋁在可焊性上較差。此時(shí)便可考慮引入低磷化學(xué)鍍鎳工藝，其實(shí)施流程表現(xiàn)在除油浸蝕、一次浸鋅、退鋅、二次浸鋅、化學(xué)鍍鎳等[1]。

2應(yīng)用于鋁合金的低磷化學(xué)鍍鎳工藝分析

2.1鋁上低磷化學(xué)鍍鎳工藝

本文在研究中主要選取1060鋁試片作為研究對(duì)象，將低磷化學(xué)鍍鎳工藝引入其中。工藝應(yīng)用下，強(qiáng)調(diào)對(duì)鋁合金基體做二次浸鋅工藝處理。處理后可發(fā)現(xiàn)試片經(jīng)堿蝕在表面上有粗糙感，可通過(guò)酸洗出光過(guò)程使平整度增加。但需注意二次浸鋅后仍有一定問(wèn)題存在，試片表面有可見(jiàn)孔隙，若將其置于化學(xué)鍍鎳溶液中，要求耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到鍍層覆蓋目的。從既往研究資料中可發(fā)現(xiàn)，低磷化學(xué)鍍鎳工藝應(yīng)用下，若未作出調(diào)整可能產(chǎn)生較多問(wèn)題，如在鋁基體裂紋中，有Ni-P顆粒存在其中，且裸露的鋁基體有Zn2+大量存在，將使低鍍層在耐蝕能力上下降，而其中鋁基體裸露、Ni-P鍍層厚度低等問(wèn)題的產(chǎn)生，歸因于活化時(shí)間較長(zhǎng)。因此，低磷化學(xué)鍍鎳工藝應(yīng)用下需做出調(diào)整，調(diào)整的內(nèi)容便表現(xiàn)在活化時(shí)間的控制上。由于該工藝應(yīng)用中無(wú)法做PH值調(diào)整，所以在調(diào)整策略中需從二次浸鋅工藝方面著手，確保獲取的Zn層致密均勻。其中的二次浸鋅工藝調(diào)整，要求從一次浸鋅、退鋅與二次浸鋅等時(shí)間上進(jìn)行控制，保證Zn層有良好品質(zhì)的同時(shí)，能夠達(dá)到控制活化時(shí)間的目標(biāo)[2]。

2.2鋁上低磷化學(xué)鍍鎳工藝實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證調(diào)整后的低磷化學(xué)鍍鎳工藝在鋁合金表面中的應(yīng)用效果，本文結(jié)合既往研究資料，做周期實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取500ml鍍液，1.2dm2表面積的鋁試片，試片已做二次浸鋅處理，在此基礎(chǔ)上保持3min施鍍時(shí)間。以0.1～0.2MTO作為最初施鍍參考，以試片增重為依據(jù)做補(bǔ)加工作。實(shí)驗(yàn)中可發(fā)現(xiàn)，前3MTO內(nèi)，試片鍍層厚度在0.7～1.2um范圍內(nèi)波動(dòng)，產(chǎn)生這種情況的原因歸結(jié)于二次浸鋅下的鋅層質(zhì)量波動(dòng)。而從鍍層磷含量看，最初為1.4mass%，在3MTO時(shí)，達(dá)到6.1mass%。在鍍液消耗、Zn2+不確定下，仍可保證鍍層磷含量，說(shuō)明該工藝應(yīng)用效果顯著。為進(jìn)一步驗(yàn)證Zn2+在施鍍中的累積，對(duì)Zn2+濃度以原子吸收光譜進(jìn)行測(cè)定，可發(fā)現(xiàn)Zn2+在1MTO、2MTO中濃度較低，可說(shuō)明鍍層磷含量未受到明顯影響，而Zn2+濃度在3MTO中卻可超出100mg/L濃度，其意味鍍液失效幾率明顯增加。因此，鍍層表面的缺陷會(huì)在MTO增加下不斷增多，可能引起耐蝕性降低[3]。

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

低磷化學(xué)鍍鎳工藝在鋁合金表面中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可從最后的鍍層性能表征上進(jìn)行分析。首先在結(jié)合力性能上，由于二次浸鋅前處理工藝的應(yīng)用，本身以鋁基體、鍍層間結(jié)合力的增強(qiáng)作為目標(biāo)，通過(guò)測(cè)試可發(fā)現(xiàn)取得的鍍層結(jié)合力性能較好。其次，在鍍層可焊性方面。盡管鋁有導(dǎo)熱性、質(zhì)量輕等優(yōu)勢(shì)，但其可焊性問(wèn)題一直為制約其應(yīng)用的因素，將低磷化學(xué)鍍鎳工藝引入的最初目的便體現(xiàn)在使鋁合金表面可焊性提高。以往大多實(shí)踐研究都可發(fā)現(xiàn)，無(wú)論中磷或低磷化學(xué)鍍鎳層，在可焊性優(yōu)勢(shì)上都較為明顯，僅需在鍍層磷含量上進(jìn)行控制，便可提高可焊性。本次實(shí)驗(yàn)中，保持3min施鍍時(shí)間，最終獲取的試片有較好的可焊性，可將其置于錫爐中1s，取出后可發(fā)現(xiàn)表面可完全浸濕，充分說(shuō)明該工藝下鋁合金表面可焊性較高。最后，從鍍層耐腐蝕性看。盡管低磷化學(xué)鍍鎳層在耐堿蝕性能上有明顯優(yōu)勢(shì)，但相比高磷化學(xué)鍍鎳層，在耐酸蝕、耐中性鹽霧等方面較差，其意味低磷化學(xué)鍍鎳工藝應(yīng)用于鋁合金中，孔隙率會(huì)在鍍層厚度越低情況下保持較高，此時(shí)的耐腐蝕能力相對(duì)較弱。選取低磷、中磷與高磷鋁片做實(shí)驗(yàn)分析，可發(fā)現(xiàn)在耐腐蝕能力上，高磷鋁片較高，但由于其充當(dāng)陽(yáng)極，可能引起鋁基體腐蝕，相比之下，中磷化學(xué)鍍鎳層，孔隙率低、厚度大，所以耐腐蝕性優(yōu)勢(shì)上更加明顯。若將Ni-P鍍層封閉工藝引入低磷化學(xué)鍍鎳工藝中，又可能使鍍層可焊性降低，所以在可焊性、耐腐蝕性平衡方面是當(dāng)前低磷化學(xué)鍍鎳工藝應(yīng)用下需考慮的問(wèn)題[4]。

3低磷化學(xué)鍍鎳工藝應(yīng)用建議

盡管低磷化學(xué)鍍鎳工藝應(yīng)用下，對(duì)提高鋁合金表面可焊性優(yōu)勢(shì)較為明顯，但實(shí)際應(yīng)用中還需考慮到較多問(wèn)題，如工藝參數(shù)設(shè)定、添加劑的選擇等。如再工藝參數(shù)方面，要求工藝應(yīng)用中充分考慮鍍層磷含量、沉積速率等問(wèn)題。而在添加劑應(yīng)用方面，若選擇Bi3+無(wú)極添加劑，可能使鍍層磷含量被抑制，而有機(jī)添加劑的加入，因尿素的存在可能使鍍層磷含量降低。此時(shí)便需考慮，在鍍層磷含量抑制劑、穩(wěn)定劑選擇上，應(yīng)以TU為主。此外，由于工藝應(yīng)用下有鍍液消耗過(guò)多問(wèn)題，應(yīng)注意進(jìn)行次磷酸鈉、硫酸鎳濃度的測(cè)定，在基礎(chǔ)上將SDS、TU以及硫酸鎳等補(bǔ)加，可解決鍍液失效問(wèn)題[5]。

結(jié)論：低磷化學(xué)鍍鎳工藝是提高鋁合金可焊性的技術(shù)保障。實(shí)際引入該工藝中，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)化學(xué)鍍鎳磷合金技術(shù)的基本內(nèi)涵，結(jié)合鋁合金應(yīng)用要求，做好低磷化學(xué)鍍鎳工藝調(diào)整，確保工藝應(yīng)用下結(jié)合力性能、耐腐蝕性能以及可焊性方面都得到保障。這樣才能使低磷化學(xué)鍍鎳工藝的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，提高鋁合金的綜合性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]歐陽(yáng)璇，楊喜昆，余江英，等. 表面處理對(duì)Mg-Al-Zn耐蝕性的影響[J]. 熱加工工藝，2017，（06）：172-174+179.

[2]邢樂(lè)紅，楊晶，王海鵬，等. 硫脲對(duì)低磷化學(xué)鍍鎳穩(wěn)定性的影響[N]. 牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，（03）：41-42.

[3]陳遠(yuǎn)軍，劉錦云，王敏，等. 1060鋁化學(xué)鍍鎳直接置換鋅前處理工藝[J]. 表面技術(shù)，2013，（05）：77-80.

[4]趙彥彪，楊培霞，楊煒婧，等. AZ 91D鎂合金化學(xué)鍍鎳前處理工藝研究[J]. 電鍍與環(huán)保，2011，（06）：9-11.

[5]周華. 鋅鋁合金表面化學(xué)鍍鎳層施鍍工藝及其熱處理研究[D].蘭州理工大學(xué)，2011.endprint