CN104264135A

CN104264135A - 一种铝及其合金镀前催化活化预处理剂

Info

Publication number: CN104264135A
Application number: CN201410497897.3A
Authority: CN
Inventors: 唐群力; 陈小华; 胡爱平; 范泽夫
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2015-01-07

Abstract

本发明公开了一种铝及其合金镀前催化活化预处理剂，它主要由氨基磺酸、磷酸、络合剂、缓蚀剂、催化剂复配而成。其中氨基磺酸的重量比是2～5％，磷酸的重量比是5～10％、氟化氢铵的重量比是0～2％、络合剂的重量比是0.5～2％、缓蚀剂的重量比是0.2～1％、催化剂的重量比是0.1～0.3％，余量为水。本发明的铝合金催化活化剂预处理具有使用工艺简单、无污染、生产效率高、成本低等优势。经本发明工艺对铝合金预处理可显著提高功能镀层与铝合金基体之间的结合力，该发明可用于取代目前铝合金镀前采用二次浸锌的预处理工艺，环境及经济效益明显。

Description

一种铝及其合金镀前催化活化预处理剂

技术领域

本发明属于金属材料表面处理领域，具体涉及一种铝及其合金镀前催化活化预处理剂。

背景技术

铝及其合金密度低，强度高，可塑性好，具有优良的导电性、导热性，工业上使用广泛，使用量仅次于钢。基于铝合金本身的优势，再利用表面工程技术，通过电镀或化学镀的方法在铝合金表面镀覆Ni、Ni-P-X(X为合金元素)、Cu等功能性镀层，能够显著提高铝合金的耐蚀性、硬度和耐磨性，改善其焊接和电磁屏蔽性能，进而满足其在航空、航天、机械、车辆、船舶、家庭用具、电子设备等各个方面上的应用要求。

镀层与铝合金基体之间的结合力是决定功能镀层质量好坏的关键指标。影响其结合力的原因主要是由于铝合金化学性质活泼所导致的，进一步可归纳为：(1)铝合金在进入镀液之前极易在其表面重新形成一层氧化膜；(2)由于镀液通常为酸性或碱性，在施镀初期铝合金极易与镀液发生酸蚀或碱蚀反应，进而影响镀层的结合力。故不难看出，解决铝合金表面功能镀层结合力的关键在于镀前预处理工艺。为了防止铝合金件进入镀液前在其表面重新生成一层氧化膜，通过二次浸锌、浸锡等方法在其表面形成一薄层均匀稳定的金属过渡层是目前工业上通常采用的镀前预处理工艺。但该工艺工序多而繁杂、增加成本、并且易造成环境污染。也有尝试利用简单的络合剂预处理方法防止铝合金件进入镀液前在其表面重新生成一层氧化膜的研究与应用，但实际使用效果并不理想，镀层结合力不稳定。因此，开发一种配方环保、工艺简单稳定、生产效率高、降低生产成本的铝合金镀前预处理剂及其工艺具有重要的工程意义和社会、经济价值。

发明内容

本发明主要针对背景技术的不足，提供一种环保、简单、高效的铝及其合金镀前催化活化预处理剂。本发明思路是在工件进入镀液之前，采用酸蚀处理，一方面通过在酸蚀液中加入缓蚀剂，尽可能减少酸蚀过程中铝基体与酸发生反应，保证工件表面质量；另一方面，在酸蚀液中复配铝络合剂，利用络合剂与铝之间的强络合作用防止铝合金进入镀液前表面二次转化成氧化膜；此外，在酸蚀液中复配催化剂，利用催化剂加速铝合金在镀液中的初始镀速，减少施镀初期铝基体与镀液发生酸蚀或碱蚀反应，从而提高镀层结合力。

为达到上述目的，一种铝及其合金镀前催化活化预处理剂，采用以下技术方案：

(1)按重量比预先配置催化剂溶液。

(2)在容器中加入一定量的去离子水，加入氨基磺酸、磷酸、氟化氢铵，然后在常温条件下分别加入络合剂组分、缓蚀剂组分，全部溶解完全后加入预先配制好的催化剂组分，搅拌分散均匀，即可得到本发明的铝合金镀前催化活化预处理剂。

所述的各组分的以重量百分比为氨基磺酸2～5％，磷酸5～10％、氟化氢铵0～2％、络合剂0.5～2％、缓蚀剂0.2～1％、催化剂溶液0.1～0.3％，余量为水。

所述的络合剂由柠檬酸、柠檬酸钠、海藻酸钠、酒石酸、酒石酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、硼砂中的二至四种组成。

所述的缓蚀剂由乌洛托品、十二胺、十六烷基三甲基溴化铵、二炔丙基硫醚、硫脲等中的一至二种组成。

所述的催化剂，为盐基胶体钯催化剂或稀土La³⁺，Ce³⁺中的一种。

所述的催化剂为胶体钯催化剂时，其配制方法如下：先将0.15g PdCl₂溶于5mL浓HCl和5mL蒸馏水的混合溶液中，向其中加入6g SnCl₂，搅拌溶解；另取80gNaCl溶于500mL蒸馏水中，将上述二种溶液在不断搅拌下的条件下混合均匀，然后加热至40～60℃保温2～4h，即得盐基胶体钯溶液。

本发明的有益效果在于：

(1)工艺简单，铝合金镀前处理中只需在普通碱蚀后水洗，然后在本发明催化活化预处理液中常温浸渍1—2分钟即可，相比较于目前工业生产中普遍采用的二次浸锌工艺，本发明工艺工序非常简单。(2)镀层质量好，研究表明，按本本发明技术生产的功能性镀层，质量好、批次稳定性优，划格法及高低温冲击实验测试表明，镀层不起泡、起皮、脱落，结合力符合要求。(3)环境、经济效益明显，本配方工段基本上无废水排放，不会造成环境污染，并且相比现有工艺，能够提高生产效率，节约成本，故环境、经济效益突出。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

由下列重量比的原材料配制而成：氨基磺酸3％、磷酸3％、氟化氢铵1％乌洛托品0.5％、十六烷基三甲基溴化铵0.3％、柠檬酸钠0.5％、海藻酸钠0.8％、Ce³⁺0.1％、水余量。

将所述重量份的氨基磺酸、磷酸、氟化氢铵加入水中搅拌混合均匀，然后依次加入柠檬酸钠、海藻酸钠、乌洛托品、十六烷基三甲基溴化铵，边加边搅拌，直至完全溶解，最后加预先配置好的催化剂Ce(NO₃)₃溶液，并补充水至规定量，得到铝合金催化活化预处理剂。

实施例2

由下列重量比的原材料配制而成：氨基磺酸3％、磷酸3％、氟化氢铵1％乌洛托品0.5％、十六烷基三甲基溴化铵0.3％、柠檬酸钠0.5％、海藻酸钠0.8％、La³⁺0.1％、水余量。

将所述重量份的氨基磺酸、磷酸、氟化氢铵加入水中搅拌混合均匀，然后依次加入柠檬酸钠、海藻酸钠、乌洛托品、十六烷基三甲基溴化铵，边加边搅拌，直至完全溶解，最后加预先配置好的催化剂La(NO₃)₃溶液，并补充水至规定量，得到铝合金催化活化预处理剂。

实施例3

由下列重量比的原材料配制而成：氨基磺酸3％、磷酸3％、乌洛托品0.5％、二炔丙基硫醚0.3％、柠檬酸钠0.5％、葡萄糖酸钠0.3％、海藻酸钠0.5％、Ce³⁺0.1％、水余量。

将所述重量份的氨基磺酸、磷酸加入水中搅拌混合均匀，然后依次加入柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、乌洛托品、二炔丙基硫醚，边加边搅拌，直至完全溶解，最后加预先配置好的催化剂Ce(NO₃)₃溶液，并补充水至规定量，得到铝合金催化活化预处理剂。

Claims

1.一种铝及其合金镀前催化活化预处理剂，其特征在于，以重量百分比计包括：氨基磺酸2～5％，磷酸5～10％、氟化氢铵0～2％、络合剂0.5～2％、缓蚀剂0.2～1％、催化剂0.1～0.3％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的铝及其合金镀前催化活化预处理剂，其特征在于，其中络合剂由柠檬酸、柠檬酸钠、海藻酸钠、酒石酸、酒石酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、硼砂中的2～4种组成。

3.根据权利要求1所述的铝及其合金镀前催化活化预处理剂，其特征在于，其中缓蚀剂由乌洛托品、十二胺、十六烷基三甲基溴化铵、二炔丙基硫醚、硫脲等中的1～2种组成。

4.根据权利要求1所述的铝及其合金镀前催化活化预处理剂，其特征在于，其中催化剂，为盐基胶体钯催化剂或稀土La³⁺，Ce³⁺中的任1种。

5.根据权利要求1～4所述的铝及其合金镀前催化活化预处理剂，其特征在于，其制备方法如下：首先配制胶体钯催化剂，先将0.15g PdCl₂溶于5mL浓HCl和5mL蒸馏水的混合溶液中，向其中加入6g SnCl₂，搅拌溶解；另取80g NaCl溶于500mL蒸馏水中，将上述二种溶液在不断搅拌下的条件下混合均匀，然后加热至40～60℃保温2～4h，即得盐基胶体钯溶液，待用。预处理剂的配制，按规定重量比分别在去离子水中加入酸、然后在搅拌条件下依次加入络合剂组分、缓蚀剂组分，全部溶解完全后加入预先配制好的催化剂组分，即可得到本发明的一种铝及其合金镀前催化活化预处理剂。

6.根据权利要求1～5所述的铝及其合金镀前催化活化预处理剂，其特征在于，其使用方法如下：将经过除油及碱蚀的铝及其合金件浸入上述预处理剂中，常温反应1－2分钟，取出水洗，放入镀液中施镀即可。