[发明专利]在铝及铝合金表面获得含微纳米SiO2颗粒镀层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纯铝及铝合金表面改性技术领域，特别涉及在铝及铝合金表面获得含微纳米SiO₂颗粒镀层的方法。. 

背景技术

近几年来，化学镀镍作为一项重要的表面处理手段，已被广泛应用到航空、航天、电子工业、石油化工、机械、纺织、汽车工业等领域。随着纳米材料科学的发展，给表面复合镀层技术带来了新的契机。传统的化学镀层存在硬度低、耐磨性差等缺点，纳米化学复合镀是在传统的化学镀基础上发展起来的一种表面处理新技术；纳米化学复合镀层是一种具有特殊功能的复合镀层，该镀层既具有基质金属的优良特性，又具有纳米颗粒的特殊性能。它的基本原理是在Ni-P化学镀液中添加一定量的不溶性固体微粒，并通过添加表面活性剂使颗粒均匀的悬浮在镀液中，改善颗粒分布的均匀性，镀液中金属离子在被还原剂还原的同时，还可以将固体微粒嵌入金属沉积层中；由于所添加的颗粒具有良好的表面效应、体积效应、量子尺寸效应等作用，从而可以获得硬度较高、耐磨、自润滑、耐蚀及特殊的装饰外观等功能性复合镀层。 

中国专利申请《金属表面化学镀镍方法》（CN102002690A）公开的技术可以在金属工件、尤其是含有深孔、深槽的金属表面镀层厚度能够达到130微米以上，且能防止金属工件表面因镍磷合金沉积在复杂金属表面的气蚀现象。但此方法需要将镀液泵入滤孔孔径为0.05微米的过滤器中进行过滤，这不仅增大了设备的投资，并且加大了操作的难度，且所得镀层表面较粗糙、硬度低。中国专利《一种低应力镀镍工艺》（ZL200910187670）公开的技术是以镍盐为主盐，通过检查镀液、去所镀材料应力、阳极电解除油、腐蚀、预镀镍、镀镍以及热处理获得内应力低、硬度高、结合力强、且具有优越的延展性的保护层。但该项工艺预处理较为繁琐，不易于维护，影响了生产效率。 

目前国内还没有一种操作简单、成本低、污染小、镀层综合性能好、特别适用于各种铝及铝合金工件的微纳米SiO₂颗粒复合镀技术。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在铝及铝合金表面获得含微纳米SiO₂颗粒镀层的方法，以提高镀层的硬度、耐磨、耐热、自润滑、耐蚀及特殊的装饰外观等性能，且操作简单，成本低，镀层性能好。 

本发明的工艺流程为： 

1.试样预处理：试样经酒精浸泡、化学除油、碱侵蚀、水洗、酸侵蚀、水洗、两次浸锌、最后分别用丙酮、酒精超声清洗； 

2SiO₂纳米颗粒处理：将SiO₂纳米颗粒置于非离子表面活性剂OP-21中浸泡,SiO₂纳米颗粒粒径范围为50nm~100μm； 

3.进行复合化学镀：镀液配方为：硫酸镍25～35g/L、次亚磷酸钠30～40g/L、乙酸钠18～28g/L、柠檬酸三钠18～28g/L、氯化铵10～20g/L、乳酸0～6g/L、SiO₂纳米颗粒10～20g/L；镀液pH为4～11，搅拌速度100～120r/min，控制温度为50～80℃，试样悬挂于镀液中施镀30分钟； 

4.用冷水洗去试样表面残余的镀液。 

试样预处理中，先后将试样在酒精中浸泡5min；在温度为40~50℃的20g/L洗衣粉溶液中浸泡4~5min化学除油后用冷水作第一次水洗；在温度为20~30℃的质量比10%NaOH溶液中浸泡20s碱侵蚀后，再在温度为20~30℃的质量比98%H₂SO₄50ml/L、质量比65%HNO₃50ml/L、质量比48%HF100ml/L的混合酸中浸泡15s后用冷水进行第二次水洗； 

试样预处理中，第一次浸锌的配方为：NaOH 45～55g/L、ZnO 3～8g/L、酒石酸钾钠1～5g/L、FeCl₃·6H₂O 1～5g／L、NaNO₃0.5～3g／L，温度15～27℃，时间30～60s；第二次浸锌的配方为：NaOH 110～130g／L、ZnO 15～25g／L、酒石酸钾钠45～55g／L、FeCl₃·6H₂O 1～5g／L、NaNO₃0.5～3g／L，温度20～25℃，时间10～30s； 

在第一次浸锌后用体积比为1:1的65%HNO₃浸泡30～90s后退除浸锌层，再进行第二次浸锌。