應用于鋁合金的低磷化學鍍鎳工藝的探究

羅應軍

（貴州理工學院 550000）

摘 要：伴隨電子產品中鋁制品應用的日益廣泛，對其應用性能提出較高要求。然而從當前鋁制品應用現狀看，盡管有導熱性能高、質量輕等優勢，但仍面臨可焊性較差問題，導致其在應用中受到一定限制。實踐研究發現，將低磷化學鍍鎳工藝引入，以低磷鍍層鍍于鋁表面，可使可焊性得到提高。本次研究將對化學鍍鎳林合金技術、應用于鋁合金的低磷化學鍍鎳工以及低磷化學鍍鎳工藝應用建議進行探析。

關鍵詞：鋁合金；低磷化學鍍鎳工藝；應用建議

前言：作為當前可提高工件表面硬度的重要工藝技術之一，低磷化學鍍鎳，主要以微晶態結構作為鍍層，有耐磨耐堿蝕、可焊性好以及硬度高等特征，特別對于鋁材可焊性的改善，可起到明顯效果。但值得注意的是，現行市場中低磷化學鍍鎳工藝在鋁合金表面的應用并不常見，原因在于實施難度較大，如操作不當下可造成鍍層磷含量過多，或因鍍液量過大使生產成本增加。因此，本文對低磷化學鍍鎳工藝在鋁合金中的應用研究，具有十分重要的意義。

1化學鍍鎳磷合金技術相關概述

關于化學鍍鎳磷合金技術，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行非金屬材料的處理，其中的Ni-P-SiC等化學鍍，在耐磨性能上極為突出。從化學鍍鎳林合金工藝特征看，主要以催化反應為主，將鎳磷合金鍍層作為催化劑，但催化反應中可能有微量雜質存在于鍍液中，對催化反應產生影響，甚至造成施鍍效果不具備較好的可重現性。而在此基礎上提出的鋁合金低磷化學鍍鎳工藝，其主要針對鋁可焊性差特征而提出，由于鋁本身有氧親和力強、活性高以及易加工等特點，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，也直接導致鋁在可焊性上較差。此時便可考慮引入低磷化學鍍鎳工藝，其實施流程表現在除油浸蝕、一次浸鋅、退鋅、二次浸鋅、化學鍍鎳等[1]。

2應用于鋁合金的低磷化學鍍鎳工藝分析

2.1鋁上低磷化學鍍鎳工藝

本文在研究中主要選取1060鋁試片作為研究對象，將低磷化學鍍鎳工藝引入其中。工藝應用下，強調對鋁合金基體做二次浸鋅工藝處理。處理后可發現試片經堿蝕在表面上有粗糙感，可通過酸洗出光過程使平整度增加。但需注意二次浸鋅后仍有一定問題存在，試片表面有可見孔隙，若將其置于化學鍍鎳溶液中，要求耗費較長時間達到鍍層覆蓋目的。從既往研究資料中可發現，低磷化學鍍鎳工藝應用下，若未作出調整可能產生較多問題，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鍍層厚度低等問題的產生，歸因于活化時間較長。因此，低磷化學鍍鎳工藝應用下需做出調整，調整的內容便表現在活化時間的控制上。由于該工藝應用中無法做PH值調整，所以在調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整，要求從一次浸鋅、退鋅與二次浸鋅等時間上進行控制，保證Zn層有良好品質的同時，能夠達到控制活化時間的目標[2]。

2.2鋁上低磷化學鍍鎳工藝實驗

為驗證調整后的低磷化學鍍鎳工藝在鋁合金表面中的應用效果，本文結合既往研究資料，做周期實驗分析。實驗過程中取500ml鍍液，1.2dm2表面積的鋁試片，試片已做二次浸鋅處理，在此基礎上保持3min施鍍時間。以0.1～0.2MTO作為最初施鍍參考，以試片增重為依據做補加工作。實驗中可發現，前3MTO內，試片鍍層厚度在0.7～1.2um范圍內波動，產生這種情況的原因歸結于二次浸鋅下的鋅層質量波動。而從鍍層磷含量看，最初為1.4mass%，在3MTO時，達到6.1mass%。在鍍液消耗、Zn2+不確定下，仍可保證鍍層磷含量，說明該工藝應用效果顯著。為進一步驗證Zn2+在施鍍中的累積，對Zn2+濃度以原子吸收光譜進行測定，可發現Zn2+在1MTO、2MTO中濃度較低，可說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，鍍層表面的缺陷會在MTO增加下不斷增多，可能引起耐蝕性降低[3]。

2.3實驗結果分析

低磷化學鍍鎳工藝在鋁合金表面中的實驗結果，可從最后的鍍層性能表征上進行分析。首先在結合力性能上，由于二次浸鋅前處理工藝的應用，本身以鋁基體、鍍層間結合力的增強作為目標，通過測試可發現取得的鍍層結合力性能較好。其次，在鍍層可焊性方面。盡管鋁有導熱性、質量輕等優勢，但其可焊性問題一直為制約其應用的因素，將低磷化學鍍鎳工藝引入的最初目的便體現在使鋁合金表面可焊性提高。以往大多實踐研究都可發現，無論中磷或低磷化學鍍鎳層，在可焊性優勢上都較為明顯，僅需在鍍層磷含量上進行控制，便可提高可焊性。本次實驗中，保持3min施鍍時間，最終獲取的試片有較好的可焊性，可將其置于錫爐中1s，取出后可發現表面可完全浸濕，充分說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。盡管低磷化學鍍鎳層在耐堿蝕性能上有明顯優勢，但相比高磷化學鍍鎳層，在耐酸蝕、耐中性鹽霧等方面較差，其意味低磷化學鍍鎳工藝應用于鋁合金中，孔隙率會在鍍層厚度越低情況下保持較高，此時的耐腐蝕能力相對較弱。選取低磷、中磷與高磷鋁片做實驗分析，可發現在耐腐蝕能力上，高磷鋁片較高，但由于其充當陽極，可能引起鋁基體腐蝕，相比之下，中磷化學鍍鎳層，孔隙率低、厚度大，所以耐腐蝕性優勢上更加明顯。若將Ni-P鍍層封閉工藝引入低磷化學鍍鎳工藝中，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前低磷化學鍍鎳工藝應用下需考慮的問題[4]。

3低磷化學鍍鎳工藝應用建議

盡管低磷化學鍍鎳工藝應用下，對提高鋁合金表面可焊性優勢較為明顯，但實際應用中還需考慮到較多問題，如工藝參數設定、添加劑的選擇等。如再工藝參數方面，要求工藝應用中充分考慮鍍層磷含量、沉積速率等問題。而在添加劑應用方面，若選擇Bi3+無極添加劑，可能使鍍層磷含量被抑制，而有機添加劑的加入，因尿素的存在可能使鍍層磷含量降低。此時便需考慮，在鍍層磷含量抑制劑、穩定劑選擇上，應以TU為主。此外，由于工藝應用下有鍍液消耗過多問題，應注意進行次磷酸鈉、硫酸鎳濃度的測定，在基礎上將SDS、TU以及硫酸鎳等補加，可解決鍍液失效問題[5]。

結論：低磷化學鍍鎳工藝是提高鋁合金可焊性的技術保障。實際引入該工藝中，應正確認識化學鍍鎳磷合金技術的基本內涵，結合鋁合金應用要求，做好低磷化學鍍鎳工藝調整，確保工藝應用下結合力性能、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鍍鎳工藝的優勢充分發揮，提高鋁合金的綜合性能。

參考文獻：

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

[2]邢樂紅，楊晶，王海鵬，等. 硫脲對低磷化學鍍鎳穩定性的影響[N]. 牡丹江師范學院學報（自然科學版），2016，（03）：41-42.

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

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

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