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本發(fā)明屬于金屬腐蝕和防護技術領域，具體涉及一種用于鋁合金 表面化學鍍鎳磷合金層的預處理溶液。
鋁合金的密度比較低，強度比較高，接近或超過優(yōu)質鋼，塑性 好，可加工成各種型材，同時也具有優(yōu)良的導電性、導熱性等特 點，其用量僅次于鋼鐵，因而是一種重要的金屬材料，在航天航 空、海洋、通訊、交通、軍事、計算機等領域得到了廣泛應用。
易發(fā)生點蝕等腐蝕破壞。此外，鋁合金的硬度也很低，耐磨性很差。 因此，要進一步擴大鋁合金的應用范圍，必須對其表面進行防護及強 化處理，從而提高其耐蝕性和耐磨性等性能。
化學鍍是利用溶液中還原劑的催化反應放出電子使金屬離子還原 成金屬原子的過程，它具有設備簡單、操作方便、投資少、見效快、 對環(huán)境污染輕等優(yōu)點，是金屬材料及非金屬材料表面防護領域常應用
的均勻性，較高的顯微硬度，良好的耐磨性、耐蝕性、焊接性和磁性 等性能，現(xiàn)已在電子工業(yè)、石油化工、精密儀器、機械、紡織、航空、
汽車等行業(yè)得到了廣泛應用。因此，將Ni-P合金化學鍍層應用到鋁合 金表面將會明顯提高鋁合金基體的性能，從而可進一步拓展鋁合金的 應用領域。
但是，由于鋁合金具有很強的親氧性，表面容易生成氧化膜，這層氧化膜的存在導致生成的鎳磷鍍層與基體之間結合力很差，沉積的 鍍層易發(fā)生起皮、脫落等不良現(xiàn)象。因此，為了保證沉積鍍層與鋁合 金基體之間具有良好的結合力，對鋁合金進行適當?shù)念A處理(鍍前處 理)是保證鎳磷化學鍍層具有良好質量的關鍵步驟之一。
目前，常用的鋁合金的鍍前預處理方法是先在鋁合金表面制取 中\(zhòng)間過渡層(要求這層過渡層既和基體之間有良好的結合力，又和鍍 層間有良好的結合強度)，然后再進行化學鍍鎳磷層。這類方法由于克 服了鋁合金的電化學行為對鎳磷化學鍍所造成的不利影響，因而是較 為成功的方法。目前這類方法中實際應用得最多的是鋅酸鹽浸鋅法。 常用的鋅酸鹽浸鋅溶液主要成分為ZnO120g/L， NaOH 500 g/L， KNaC4H406 15 g/L, FeCl3 1-2 g/L。該處理過程一般包括一次浸鋅和 二次浸鋅兩個連續(xù)步驟，有時甚至也采用三次浸鋅。兩次浸鋅采用相 同的浸鋅溶液。第一次浸鋅層需要在HN03: H20=1: l的溶液中進行 退鋅處理，以保證在第二次浸鋅時鋁合金表面完全沒有氧化膜存在， 然后才能進行第二次浸鋅。浸鋅在室溫下進行，第一次浸鋅時間約為 60~120s，第二次浸鋅時間約為30^0s。經過兩次浸鋅處理后能夠獲得 結合力良好的鍍鎳層，但這種方法也存在著如下一些缺點，主要為
(1)操作工藝復雜。采用浸鋅預處理的工藝流程包括材料打磨一堿液 或丙酮等有機溶劑除油—水洗—第一次浸鋅—水洗一硝酸退鋅—水洗 —第二次浸鋅一水洗一堿性預鍍鎳一水洗一酸性化學鍍鎳磷一水洗一 吹干一檢測，共計十五道工序，過程比較繁瑣；(2)在潮濕的環(huán)境中， 由于鋅相對于Ni-P鍍層是陽極，因而浸鋅中間層易產生橫向腐蝕，一 旦發(fā)生腐蝕，易導致鍍層起皮脫落；(3)浸鋅溶液如未清洗干凈而帶 入鍍鎳溶液中，容易造成溶液發(fā)生污染，從而浪費原料，廢品率增加;
(4)第二次浸鋅前需要用硝酸進行退鋅處理，這易污染生產環(huán)境；(5)在某些情況下也存在鍍層與基體結合不牢的情況。由此可見，浸鋅的 預處理工藝存在著溶液成分復雜、成本高、工藝過程繁瑣、生產周期 長等諸多不足之處。針對二次浸鋅工藝存在的這些問題，國內外研究
者對鋁合金化學鍍的預處理工藝進行了研究。王愛榮采用預鍍Zn-Ni 合金層，劉波等采用預鍍Zii-Ni-Fe合金層等來代替二次浸鋅工藝，但 這種溶液中加入了少量的NaCN等氰化物和其他添加劑，溶液成分較 為復雜，對環(huán)境也存在較大污染，對人類健康有很大的危害，操作危 險性大。發(fā)明專利02133822.1公開了一種鋁及鋁合金化學鍍鎳鍍前浸 鎳液，該發(fā)明簡化了鋁合金化學鍍鎳工藝，但預處理液所含組分達八 種之多，成分較為復雜，配制溶液繁瑣費時，且成本較高。發(fā)明專利 4.5報道了一種含Si、 Cu、 Mg的鋁合金表面化學鍍鎳的方 法，該發(fā)明雖然簡化了工藝，但處理對象只適用于含Si、 Cn、 Mg的鋁 合金，使用范圍有限，而且鍍鎳磷后的表面還需進行鈍化和烘干處理。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于鋁合金表面化學鍍鎳磷合金層的預 處理溶液，采用該溶液對鋁合金表面進行化學鍍前預處理，能有效地 克服現(xiàn)有技術中的諸多不足。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為該預處理溶液的組 成及含量為鉬酸鈉5—40g/L;氫氧化鈉5—30 g/L或氨水10~40 ml/L;去離子水為余量。
采用上述預處理溶液對鋁合金進行處理，鎳磷沉積工藝流程為 預鍍基體材料打磨—堿液或丙酮等有機溶劑除油—水洗—預處理液處 理—水洗—酸性化學鍍鎳磷—水洗—吹干—檢測。
上述預處理液處理過程為將經打磨和除油處理后的預鍍基體材料投入到預處理溶液中進行浸漬。
采用上述預處理液處理時，溶液溫度控制在15-40C，處理時間控 制在15-180秒，溶液pH控制在9.5-14.0。
本發(fā)明采用鉬酸鈉和氫氧化鈉或氨水混合后的溶液對鋁合金基體 進行預處理，然后直接放入化學鍍鎳液中進行沉積，實現(xiàn)在鋁合金基 體上直接化學鍍鎳磷合金層。與現(xiàn)有技術相比，該發(fā)明具有如下優(yōu)點 ①采用本發(fā)明的預處理溶液對鋁合金進行預處理，明顯簡化了二次浸 鋅工藝繁雜的處理過程，使鎳磷沉積工藝由原來的十五道工序減少到 現(xiàn)在的九道工序，不但節(jié)約了人力，而且還節(jié)省了電能及水資源；②本 發(fā)明的預處理溶液僅有兩種物質組成，降低了浸鋅預處理工藝的成本， 可以獲得更髙的經濟效益。③采用本發(fā)明的預處理溶液，不需要經過 浸鋅處理，無需采用硝酸來進行退鋅處理，避免了對化學鍍鎳溶液造 成污染及毒化，延長了鍍液的使用壽命，避免了環(huán)境污染，降低了對 操作人員的健康影響。④采用本發(fā)明的預處理溶液進行施鍍，簡化了 化學鍍的操作程序，容易實現(xiàn)工業(yè)化，生產效率得到提高，同時，廢 水處理也比較容易，使工藝流程更加環(huán)保。⑤采用本發(fā)明的預處理溶 液進行施鍍，制備的鎳磷化學鍍層均勻致密、耐蝕性好、顯微硬度髙、 與鋁合金基體結合牢固，具有良好的金屬光澤和外觀，為鋁合金提供 了良好的防護效果。
1、 打磨將2024鋁合金試樣經60#、 200#、 400#、 800#耐水砂 紙打磨，至表面光亮；
2、 脫脂用蘸有丙酮的棉花球在通風櫥中對上述實驗材料進行 擦拭，操作溫度為室溫，時間為30秒左右，以除去表面的油污等污染物；
3、 水洗采用去離子水對脫脂后的實驗材料表面進行水洗，操作 溫度為室溫，時間為40秒；
4、 預處理液處理將經上步處理的實驗材料投入以下溶液浸漬 45秒，溶液溫度為30C ，溶液pH=13-14。溶液組成為鉬酸鈉20 g/L， 氫氧化鈉10g/L，去離子水為余量。
5、 水洗采用去離子水沖洗預處理溶液處理后的實驗材料表面， 操作溫度為室溫，時間為90秒；
6、 化學鍍鎳將上述經過預處理的2024鋁合金放入如下鍍液中 進行化學沉積，獲得最終的鎳磷鍍層。鍍液組成為硫酸鎳25g/L， 次亞磷酸鈉25 g/L，檸檬酸鈉12 g/L,乙酸鈉20 g/L，去離子水為余 量，施鍍溫度為85士21C，溶液pH值為5-6，沉積時間為l-2小時；
7、 水洗將附有鎳磷鍍層的鋁合金從鍍液中取出，然后用去離子 水沖洗，操作溫度為室溫，時間為45-60秒；
9、 檢測2024鋁合金表面獲得的鎳磷化學鍍層具有金屬光澤， 鍍層沉積速度約為17.56 nm/h,鍍層由胞狀物組成，且均勻致密地分 布在鋁合金基體上，無氣泡等缺陷存在，鍍層與2024鋁合金基體結合 牢固，沒有起皮、局部脫落等不良現(xiàn)象。
1、 打磨將LC4鋁合金試樣經60#、 200#、 400#、 800#耐水砂紙 打磨，至表面光亮；
2、 脫脂用蘸有丙酮的棉花球在通風櫥中對已打磨后的LC4鋁 合金進行擦拭，操作溫度為室溫，時間為30秒左右，以除去表面的 油污等污染物；3、 水洗采用去離子水對脫脂后的實驗材料表面進行水洗，操作 溫度為室溫，時間為40秒；
4、 預處理液處理將經上步處理的LC4鋁合金投入以下溶液浸 漬45-60秒，溶液溫度為25C，溶液pH-13-14。溶液組成為鉬酸鈉 30g/L，氫氧化鈉15g/L，去離子水為余量。
5、 水洗采用去離子水沖洗預處理溶液處理后的LC4鋁合金表 面，操作溫度為室溫，時間為90秒；
6、 化學鍍鎳將上述經過預處理的LC4鋁合金放入如下鍍液中 進行化學沉積，獲得最終的鎳磷鍍層。鍍液組成為硫酸鎳25g/L, 次亞磷酸鈉25g/L，檸檬酸鈉12g/L，乙酸鈉20g/L，去離子水為余 量，施鍍溫度為85±2匯，溶液pH值為5-6,沉積時間為l-2小時；
7、 水洗將附有鎳磷鍍層的鋁合金從鍍液中取出，然后用去離子 水沖洗，操作溫度為室溫，時間為45-60秒；
9、 檢測LC4鋁合金表面獲得的鎳磷化學鍍層具有金屬光澤， 鍍層沉積速度約為20.09 nm/h，鍍層由胞狀物組成，且均勻致密地分 布在鋁合金基體上，無氣泡等缺陷存在，鍍層與LC4鋁合金基體結合 牢固，沒有起皮、局部脫落等不良現(xiàn)象。
1、 打磨將2024鋁合金試樣經60#、 200#、 400#、 800#耐水砂 紙打磨，至表面光亮；
2、 脫脂用蘸有丙酮的棉花球在通風櫥中對上述2024鋁合金進 行擦拭，操作溫度為室溫，時間為30秒左右，以除去表面的油污等 污染物；
3、 水洗采用去離子水對脫脂后的2024鋁合金實驗材料表面進行水洗，操作溫度為室溫，時間為40秒；
4、 預處理液處理將經上步處理的2024鋁合金投入以下溶液浸 漬120-150秒，溶液溫度為301C，溶液pH-ll-12。溶液組成為鉬酸 鈉10g/L，氨水15ml/L，去離子水為余量。
5、 水洗采用去離子水沖洗預處理溶液處理后的2024鋁合金表 面，操作溫度為室溫，時間為90秒；
6、 化學鍍鎳..將上述經過預處理的2024鋁合金放入如下鍍液中 進行化學沉積，獲得最終的鎳磷鍍層。鍍液組成為硫酸鎳25g/L， 次亞磷酸鈉25g/L，檸檬酸鈉12g/L，乙酸鈉20g/L，去離子水為余 量，施鍍溫度為85士2C，溶液pH值為5-6，沉積時間為l-2小時；
7、 水洗將附有鎳磷鍍層的鋁合金從鍍液中取出，然后用去離子 水沖洗，操作溫度為室溫，時間為45-60秒；
9、 檢測2024鋁合金表面獲得的鎳磷化學鍍層具有金屬光澤， 鍍層沉積速度約為17.68 um/h，鍍層由胞狀物組成，且均勻致密地分 布在鋁合金基體上，無氣泡等缺陷存在，鍍層與2024鋁合金基體結合 牢固，沒有起皮、局部脫落等不良現(xiàn)象。
1、 打磨將LC4鋁合金試樣經60#、 200#、 400#、 800#耐水砂紙 打磨，至表面光亮；
2、 脫脂用蘸有丙酮的棉花球在通風櫥中對上述LC4鋁合金進 行擦拭，操作溫度為室溫，時間為30秒左右，以除去表面的油污等 污染物；
、 水洗采用去離子水對脫脂后的試樣表面進行水洗，操作溫度 為室溫，時間為45秒；4、 預處理液處理將經上步處理的原料投入以下溶液浸漬120 秒，溶液溫度為30C，溶液pIWl-12。溶液組成為鉬酸鈉10g/L, 氨水20ml/L，去離子水為余量。
5、 水洗采用去離子水沖洗預處理溶液處理后的LC4鋁合金表 面，操作溫度為室溫，時間為90秒；
6、 化學鍍鎳將上述經過預處理的LC4鋁合金放入如下鍍液中 進行化學沉積，獲得最終的鎳磷鍍層。鍍液組成為硫酸鎳25g/L, 次亞磷酸鈉25g/L，檸檬酸鈉12g/L,乙酸鈉20g/L，去離子水為余 量，施鍍溫度為85±2°0,溶液pH值為5-6，沉積時間為l-2小時；
7、 水洗將附有鎳磷鍍層的LC4鋁合金從鍍液中取出，然后用 去離子水沖洗，操作溫度為室溫，時間為45-60秒；
9、 檢測LC4鋁合金表面獲得的鎳磷化學鍍層具有金屬光澤， 鍍層沉積速度約為18.卯um/h，鍍層由胞狀物組成，鎳磷均勻致密地 分布在鋁合金基體上，無氣泡等缺陷存在，鍍層與LC4鋁合金基體結 合牢固，沒有起皮、局部脫落等不良現(xiàn)象。
1、一種用于鋁合金表面化學鍍鎳磷合金層的預處理溶液，其特征是該預處理溶液的組成及含量為鉬酸鈉5-40g/L；氫氧化鈉5-30g/L或氨水10-40ml/L；去離子水為余量。
2、 根據(jù)權利要求1所述一種用于鋁合金表面化學鍍鎳磷合金層的 預處理溶液，其特征是采用上述預處理溶液對鋁合金進行前處理， 鎳磷沉積的工藝過程為預鍍基體材料打磨—堿液或丙酮除油一水洗 —預處理液處理—水洗一酸性化學鍍鎳磷一水洗一吹干一檢測。
3、 根據(jù)權利要求2所述一種用于鋁合金表面化學鍍鎳磷合金層的 預處理溶液，其特征是所述預處理液處理過程為將經打磨和除油 工序處理的預鍍基體材料投入預處理溶液中進行浸漬。
4、 根據(jù)權利要求2或3所述一種用于鋁合金表面化學鍍鎳磷合金 層的預處理溶液，其特征是采用上述預處理液處理時，溶液溫度控 制在15-4(TC，處理時間控制在15-180秒，溶液pH控制在9.5-14.0。
本發(fā)明公開了一種用于鋁合金表面化學鍍鎳磷合金層的預處理溶液，組成及含量為鉬酸鈉5-40g/L；氫氧化鈉5-30g/L或氨水10-40ml/L；去離子水為余量。具有如下優(yōu)點簡化了鎳磷沉積的操作工序，由十五道簡化成九道，容易實現(xiàn)工業(yè)化，生產效率得到提高；僅有兩種物質組成，降低了成本，提高了經濟效益；無需采用硝酸來進行退鋅處理，避免了對化學鍍鎳溶液造成污染及毒化，延長了鍍液的使用壽命，避免了環(huán)境污染，降低了對操作人員的健康影響；制備的鎳磷化學鍍層均勻致密、耐蝕性好、顯微硬度高、與鋁合金基體結合牢固，具有良好的金屬光澤和外觀，為鋁合金提供了良好的防護效果。
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