鋁合金表面鍍錫的化學(xué)浸鍍液及鋁合金表面鍍錫的方法
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專利匯可以提供鋁合金表面鍍錫的化學(xué)浸鍍液及鋁合金表面鍍錫的方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 公開(kāi)了一種 鋁 合金 表面 鍍 錫 的化學(xué)浸鍍液及 鋁合金 表面 鍍錫 的方法。該化學(xué)浸鍍液包括 堿 金屬錫酸鹽、堿金屬 醋酸 鹽和 水 。該化學(xué)浸鍍液中，堿金屬錫酸鹽為金屬錫供源，堿金屬醋酸鹽能調(diào)節(jié)溶液pH值。當(dāng)鋁合金浸入到含有堿金屬錫酸鹽的化學(xué)浸鍍液中時(shí)，鋁合金中的鋁在堿性條件下失去 電子 變?yōu)槿齼r(jià)離子，化學(xué)浸鍍液中的堿金屬錫酸鹽獲得電荷，以錫酸離子形式存在的錫能夠在鋁合金表面被還原，形成金屬錫層。采用該化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸泡，能夠直接利用化學(xué)反應(yīng)在鋁合金表面形成金屬錫層，以鋁合金本體中的鋁 原子 為電子源，使金屬錫“取代”鋁合金表面的鋁原子形成金屬錫層，并使金屬錫層與鋁合金之間具有較好的結(jié)合 力 。，下面是鋁合金表面鍍錫的化學(xué)浸鍍液及鋁合金表面鍍錫的方法專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種鋁合金表面鍍錫的化學(xué)浸鍍液，其特征在于，所述化學(xué)浸鍍液包括堿金屬錫酸鹽、堿金屬醋酸鹽和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)浸鍍液，其特征在于，所述化學(xué)浸鍍液中，所述堿金屬錫酸鹽的含量為50～70g/L，所述堿金屬醋酸鹽的含量為20～30g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)浸鍍液，其特征在于，所述化學(xué)浸鍍液中還包括8～
15g/L的堿金屬氫氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)浸鍍液，其特征在于，所述化學(xué)浸鍍液中還包括2～4g/L的雙氧水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)浸鍍液，其特征在于，所述堿金屬錫酸鹽為錫酸鈉或錫酸鉀，所述堿金屬醋酸鹽為醋酸鈉或醋酸鉀，所述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化學(xué)浸鍍液，其特征在于，所述堿金屬錫酸鹽為錫酸鈉，所述堿金屬醋酸鹽為醋酸鈉，所述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉。
7.一種鋁合金表面鍍錫的方法，其特征在于，包括采用權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行化學(xué)浸鍍，得到鍍錫鋁合金的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，采用所述化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，鍍錫溫度為65～75℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，采用所述化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，將壓縮空氣通入所述化學(xué)浸鍍液中以對(duì)所述化學(xué)浸鍍液進(jìn)行攪拌，優(yōu)選所述壓縮空氣的通入量小于0.4L/s。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用所述化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟之前，還包括對(duì)鋁合金的表面進(jìn)行預(yù)處理的步驟；所述預(yù)處理的步驟包括：
采用強(qiáng)酸對(duì)鋁合金的表面進(jìn)行浸蝕，然后進(jìn)行水洗；優(yōu)選所述強(qiáng)酸為硝酸或硝酸與氫氟酸的混合酸，更優(yōu)選濃度為58～64wt％的硝酸；優(yōu)選浸蝕溫度為10～30℃，浸蝕時(shí)間為
15～30s。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，采用所述化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，同時(shí)監(jiān)控所述化學(xué)浸鍍液中所述堿金屬錫酸鹽含量的變化，當(dāng)所述堿金屬錫酸鹽的含量低于45g/L時(shí)，向所述化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充所述堿金屬錫酸鹽至其含量達(dá)到原始含量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，采用所述化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，同時(shí)監(jiān)控所述化學(xué)浸鍍液中堿金屬氫氧化物的變化，當(dāng)所述堿金屬氫氧化物的含量高于16g/L時(shí)，向所述化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充醋酸，使所述堿金屬氫氧化物的含量達(dá)到原始含量。
鋁合金表面鍍錫的化學(xué)浸鍍液及鋁合金表面鍍錫的方法
技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)
[0002] 近年來(lái)，隨著全球資源消耗量的逐年增長(zhǎng)，如何減緩金屬產(chǎn)品的耗損率，延長(zhǎng)金屬產(chǎn)品的使用壽命成為了一個(gè)關(guān)注熱點(diǎn)。目前，對(duì)金屬產(chǎn)品進(jìn)行表面處理是減少金屬產(chǎn)品耗損率的一種常用方法，特別是在金屬產(chǎn)品表面進(jìn)行電鍍后，能夠提高金屬產(chǎn)品的耐磨性、抗腐蝕性等性質(zhì)。電鍍，實(shí)為利用電解原理，以鍍層金屬作為陽(yáng)極，以待鍍工件作為陰極，在金屬產(chǎn)品表面鍍上一層其他金屬的過(guò)程。比如，為提高鋁合金的表面耐磨性和潤(rùn)滑性，通常會(huì)在鋁合金表面利用電鍍法鍍上一層金屬錫。
[0003] 然而，使用電鍍法在鋁合金表面鍍錫時(shí)，由于金屬鋁是一種兩性金屬，具有較高的反應(yīng)活性，若在鋁合金表面直接鍍錫，形成的金屬錫層與鋁合金之間的結(jié)合力較弱，在后期的應(yīng)用中這層金屬錫層容易脫落。為了提高金屬錫層與鋁合金之間的結(jié)合力，通常在電鍍錫層之前，先在鋁合金表面電鍍一層金屬銅層。這樣的情況下，鋁合金表面鍍層的厚度較厚，無(wú)法滿足某些金屬產(chǎn)品中對(duì)于鍍層厚度的要求。此外，上述鍍錫的方法工藝復(fù)雜，難以保證鍍層的質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
[0004] 本發(fā)明旨在提供一種鋁合金表面鍍錫的化學(xué)浸鍍液及鋁合金表面鍍錫的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用電鍍法在鋁合金表面鍍錫時(shí)，金屬錫層與鋁合金之間的結(jié)合力較弱的問(wèn)題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鋁合金表面鍍錫的化學(xué)浸鍍液，其中，該化學(xué)浸鍍液包括堿金屬錫酸鹽、堿金屬醋酸鹽和水。
[0006] 進(jìn)一步地，上述化學(xué)浸鍍液中，堿金屬錫酸鹽的含量為50～70g/L，堿金屬醋酸鹽的含量為20～30g/L。
[0008] 進(jìn)一步地，上述化學(xué)浸鍍液中還包括2～4g/L的雙氧水。
[0009] 進(jìn)一步地，上述堿金屬錫酸鹽為錫酸鈉或錫酸鉀，堿金屬醋酸鹽為醋酸鈉或醋酸鉀，堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0010] 進(jìn)一步地，上述堿金屬錫酸鹽為錫酸鈉，堿金屬醋酸鹽為醋酸鈉，堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種鋁合金表面鍍錫的方法，其中，包括采用上述的化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行化學(xué)浸鍍，得到鍍錫鋁合金的步驟。
[0013] 進(jìn)一步地，上述采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，將壓縮空氣通入化學(xué)浸鍍液中以對(duì)化學(xué)浸鍍液進(jìn)行攪拌，優(yōu)選壓縮空氣的通入量小于0.4L/s。
[0014] 進(jìn)一步地，上述采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟之前，還包括對(duì)鋁合金的表面進(jìn)行預(yù)處理的步驟；預(yù)處理的步驟包括：
[0015] 采用強(qiáng)酸對(duì)鋁合金的表面進(jìn)行浸蝕，然后進(jìn)行水洗；優(yōu)選強(qiáng)酸為硝酸或硝酸與氫氟酸的混合酸，更優(yōu)選濃度為58～64wt％的硝酸；優(yōu)選浸蝕溫度為10～30℃，浸蝕時(shí)間為15～30s。
[0016] 進(jìn)一步地，上述采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，同時(shí)監(jiān)控化學(xué)浸鍍液中堿金屬錫酸鹽含量的變化，當(dāng)堿金屬錫酸鹽的含量低于45g/L時(shí)，向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充堿金屬錫酸鹽至其含量達(dá)到原始含量。
[0017] 進(jìn)一步地，上述采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，同時(shí)監(jiān)控化學(xué)浸鍍液中堿金屬氫氧化物的變化，當(dāng)堿金屬氫氧化物的含量高于16g/L時(shí)，向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充醋酸，使堿金屬氫氧化物的含量達(dá)到原始含量。
[0018] 應(yīng)用本發(fā)明的鋁合金表面鍍錫的化學(xué)浸鍍液及鋁合金表面鍍錫的方法。上述化學(xué)浸鍍液中，堿金屬錫酸鹽為金屬錫的供源，堿金屬醋酸鹽能夠調(diào)節(jié)溶液的pH值。當(dāng)鋁合金浸入到含有堿金屬錫酸鹽的化學(xué)浸鍍液中時(shí)，鋁合金中的鋁在堿性條件下能夠失去電子變3+
為三價(jià)離子溶解至溶液中，其反應(yīng)離子方程式如下：AL－3e→AL 。同時(shí)，化學(xué)浸鍍液中的堿金屬錫酸鹽獲得電荷，以錫酸離子形式存在的錫能夠在鋁合金表面被還原，形成金屬
2－ －
錫層，其反應(yīng)離子方程式如下：SnO3 +3H2O+4e→Sn↓+6OH 。不同于電鍍法的電解原理，采用上述化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸泡后，能夠直接利用化學(xué)反應(yīng)在鋁合金表面浸鍍形成金屬錫層。與電鍍法中在鋁合金表面“物理”附著金屬錫層的方式不同，采用上述化學(xué)浸鍍法，能夠以鋁合金本體中的鋁原子為電子源，使金屬錫“取代”鋁合金表面的鋁原子形成金屬錫層。這樣的金屬錫層與鋁合金之間具有較好的結(jié)合力。此外，采用上述化學(xué)浸鍍法在鋁合金表面鍍錫，能夠?qū)⒔饘馘a層的厚度控制在較低的范圍，使其滿足某些鋁合金產(chǎn)品對(duì)鍍錫層厚度的要求。
為三價(jià)離子溶解至溶液中，其反應(yīng)離子方程式如下：AL－3e→AL 。同時(shí)，化學(xué)浸鍍液中的堿金屬錫酸鹽獲得電荷，以錫酸離子形式存在的錫能夠在鋁合金表面被還原，形成金屬
2－ －
錫層，其反應(yīng)離子方程式如下：SnO3 +3H2O+4e→Sn↓+6OH 。不同于電鍍法的電解原理，采用上述化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸泡后，能夠直接利用化學(xué)反應(yīng)在鋁合金表面浸鍍形成金屬錫層。與電鍍法中在鋁合金表面“物理”附著金屬錫層的方式不同，采用上述化學(xué)浸鍍法，能夠以鋁合金本體中的鋁原子為電子源，使金屬錫“取代”鋁合金表面的鋁原子形成金屬錫層。這樣的金屬錫層與鋁合金之間具有較好的結(jié)合力。此外，采用上述化學(xué)浸鍍法在鋁合金表面鍍錫，能夠?qū)⒔饘馘a層的厚度控制在較低的范圍，使其滿足某些鋁合金產(chǎn)品對(duì)鍍錫層厚度的要求。
具體實(shí)施方式
[0019] 需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0020] 正如背景技術(shù)部分所介紹的，采用電鍍法在鋁合金表面鍍錫時(shí)，金屬錫層與鋁合金之間的結(jié)合力較弱。為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明發(fā)明人提供了一種鋁合金表面鍍錫的化學(xué)浸鍍液，其包括堿金屬錫酸鹽、堿金屬醋酸鹽和水。
[0021] 本發(fā)明所提供的上述化學(xué)浸鍍液中，堿金屬錫酸鹽為金屬錫的供源，堿金屬醋酸鹽能夠調(diào)節(jié)溶液的pH值。當(dāng)鋁合金浸入到含有堿金屬錫酸鹽的化學(xué)浸鍍液中時(shí)，鋁合金中的鋁在堿性條件下能夠失去電子變?yōu)槿齼r(jià)離子溶解至溶液中，其反應(yīng)離子方程3+
式如下：AL－3e→AL 。同時(shí)，化學(xué)浸鍍液中的堿金屬錫酸鹽獲得電荷，以錫酸離子形
2－
式存在的錫能夠在鋁合金表面被還原，形成金屬錫層，其反應(yīng)離子方程式如下：SnO3－
+3H2O+4e→Sn↓+6OH 。不同于電鍍法的電解原理，采用上述化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸泡后，能夠直接利用化學(xué)反應(yīng)在鋁合金表面浸鍍形成金屬錫層。與電鍍法中在鋁合金表面“物理”附著金屬錫層的方式不同，采用上述化學(xué)浸鍍法，能夠以鋁合金本體中的鋁原子為電子源，使金屬錫“取代”鋁合金表面的鋁原子形成金屬錫層。這樣的金屬錫層與鋁合金之間具有較好的結(jié)合力。此外，采用上述化學(xué)浸鍍法在鋁合金表面鍍錫，能夠?qū)⒔饘馘a層的厚度控制在較低的范圍，使其滿足某些鋁合金產(chǎn)品對(duì)鍍錫層厚度的要求。
式如下：AL－3e→AL 。同時(shí)，化學(xué)浸鍍液中的堿金屬錫酸鹽獲得電荷，以錫酸離子形
2－
式存在的錫能夠在鋁合金表面被還原，形成金屬錫層，其反應(yīng)離子方程式如下：SnO3－
+3H2O+4e→Sn↓+6OH 。不同于電鍍法的電解原理，采用上述化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸泡后，能夠直接利用化學(xué)反應(yīng)在鋁合金表面浸鍍形成金屬錫層。與電鍍法中在鋁合金表面“物理”附著金屬錫層的方式不同，采用上述化學(xué)浸鍍法，能夠以鋁合金本體中的鋁原子為電子源，使金屬錫“取代”鋁合金表面的鋁原子形成金屬錫層。這樣的金屬錫層與鋁合金之間具有較好的結(jié)合力。此外，采用上述化學(xué)浸鍍法在鋁合金表面鍍錫，能夠?qū)⒔饘馘a層的厚度控制在較低的范圍，使其滿足某些鋁合金產(chǎn)品對(duì)鍍錫層厚度的要求。
[0022] 本發(fā)明上述化學(xué)浸鍍液中，堿金屬錫酸鹽和堿金屬醋酸鹽的濃度可以根據(jù)所需鍍層的厚度等進(jìn)行調(diào)整。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述化學(xué)浸鍍液中，堿金屬錫酸鹽的含量為50～70g/L，堿金屬醋酸鹽的含量為20～30g/L。若堿金屬錫酸鹽的含量過(guò)低，可能會(huì)出現(xiàn)有條狀暗色不均勻的沉積物，所形成的金屬錫層也容易出現(xiàn)厚度不均勻的問(wèn)題。堿金屬錫酸鹽的濃度越高，金屬錫層的厚度均勻性越高，錫含量越高，但化學(xué)浸鍍液的成本越高。將堿金屬錫酸鹽和堿金屬醋酸鹽的濃度控制在上述范圍，有利于平衡化學(xué)浸鍍液的成本和浸鍍效果。
[0023] 本發(fā)明上述化學(xué)浸鍍液中，只要含有堿金屬錫酸鹽作為金屬錫供源，含有堿金屬醋酸鹽作為pH調(diào)節(jié)劑，就能夠在浸泡其中的鋁合金表面鍍上一層金屬錫層。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述化學(xué)浸鍍液中還包括8～15g/L的堿金屬氫氧化物。堿金屬錫酸鹽在水溶液中存在時(shí)，可能存在輕微的水解現(xiàn)象，發(fā)生如下反應(yīng)： 在化學(xué)浸鍍液中加入堿金屬氫氧化物，有利于防止上述水解反應(yīng)，從而提高金屬錫層的純度，并減少堿金屬錫酸鹽的水解流失。另外，由于化學(xué)浸鍍液與空氣接觸，空氣中的二氧化碳可能會(huì)引起微量的堿金屬錫酸鹽發(fā)生分解，發(fā)生如下反應(yīng)：SnO32－+CO2→SnO2↓+CO32－。在化學(xué)浸鍍液中加入堿金屬氫氧化物，能夠使空氣中的二氧化碳優(yōu)先與堿金屬氫氧化物發(fā)生反應(yīng)，從而使化學(xué)浸鍍液更加穩(wěn)定，使上述化學(xué)浸鍍過(guò)程更為穩(wěn)定。此外，將堿金屬氫氧化物的含量控制在上述范圍內(nèi)，也能夠防止過(guò)量的堿金屬氫氧化物與三價(jià)鋁離子反應(yīng)形成白色絮狀物，發(fā)生如下反應(yīng)：AL3++4OH－→AL(OH)4－。在實(shí)際的化學(xué)浸鍍過(guò)程中，由于金屬錫在鋁合金表面不斷沉積，使得堿金屬氫氧化物的相對(duì)含量不斷提高，此時(shí)，優(yōu)選向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充醋酸，用以中和過(guò)量的堿金屬氫氧化物。
[0024] 本發(fā)明上述化學(xué)浸鍍液中，只要加入堿金屬氫氧化物，便能夠得到較為穩(wěn)定的化學(xué)浸鍍液。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述化學(xué)浸鍍液中還包括2～4g/L的雙氧水。在浸鍍過(guò)程中，難免會(huì)有少量的四價(jià)錫經(jīng)得電子形成二價(jià)錫離子后，未能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為錫原子。在化學(xué)浸鍍液中加入雙氧水，有利于消除溶液中的二價(jià)錫離子，使化學(xué)浸鍍液更加穩(wěn)定。
[0025] 本發(fā)明上述化學(xué)浸鍍液中，采用的堿金屬錫酸鹽優(yōu)選包括但不限于錫酸鈉或錫酸鉀，堿金屬醋酸鹽優(yōu)選包括但不限于醋酸鈉或醋酸鉀，堿金屬氫氧化物優(yōu)選包括但不限于氫氧化鈉或氫氧化鉀。更優(yōu)選地，出于節(jié)約成本的考慮，上述堿金屬錫酸鹽為錫酸鈉，堿金屬醋酸鹽為醋酸鈉，堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉。
[0026] 另外，本發(fā)明發(fā)明人還提供了一種鋁合金表面鍍錫的方法，其包括采用上述的化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍，得到鍍錫鋁合金的步驟。上述方法中，采用化學(xué)浸鍍的方法在鋁合金的表面鍍上了金屬錫層。與電鍍法的在鋁合金表面“物理”附著金屬錫層的方式不同，采用上述化學(xué)浸鍍法，能夠以鋁合金本體中的鋁原子為電子源，使金屬錫“取代”鋁合金表面的鋁原子形成金屬錫層。這樣的金屬錫層與鋁合金之間具有較好的結(jié)合力。此外，采用上述化學(xué)浸鍍法在鋁合金表面鍍錫，能夠?qū)⒔饘馘a層的厚度控制在較低的范圍，使其滿足某些鋁合金產(chǎn)品對(duì)鍍錫層厚度的要求。通常情況下。采用上述方法得到的鍍錫鋁合金中，金屬錫層的厚度為1～5微米。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明上述的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力選擇具體的浸鍍工藝。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，鍍錫溫度為65～75℃。在上述化學(xué)浸鍍的過(guò)程中，若液溫過(guò)低，金屬錫的沉積速率較低，且析出厚度較薄。若液溫過(guò)高，可能會(huì)在所形成的金屬錫層中產(chǎn)生氣孔和一些黑色析出物，這些黑色析出物可能會(huì)出現(xiàn)在鋁合金基體和金屬錫層之間的界面上，從而影響鋁合金基體和鍍層之間的結(jié)合力。
[0028] 在實(shí)際的化學(xué)浸鍍過(guò)程中，可以對(duì)化學(xué)浸鍍液進(jìn)行輕微攪拌，以使鋁合金表面保持充分的金屬錫供源。一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，將壓縮空氣通入化學(xué)浸鍍液中以對(duì)化學(xué)浸鍍液進(jìn)行攪拌，優(yōu)選壓縮空氣的通入量小于0.4L/s。此外，根據(jù)所需鍍層的厚度，也可以對(duì)浸鍍時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選上述化學(xué)浸鍍的時(shí)間為2min。隨著鍍層厚度的增加，金屬錫的沉積速度會(huì)隨之降低。利用上述化學(xué)浸鍍法，得到的金屬錫層的厚度為1～3微米。
[0029] 本發(fā)明上述方法中，只要將鋁合金置于化學(xué)浸鍍液中，就能夠利用前述的化學(xué)反應(yīng)在鋁合金表面鍍上金屬錫層。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述方法中，采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟之前，還包括對(duì)鋁合金的表面進(jìn)行預(yù)處理的步驟；預(yù)處理的步驟包括：采用強(qiáng)酸對(duì)鋁合金的表面進(jìn)行浸蝕，然后進(jìn)行水洗。采用強(qiáng)酸浸蝕鋁合金表面，能夠去除鋁合金表面的氧化物。同時(shí)，還能夠?qū)︿X合金表面進(jìn)行粗糙化處理，使得后期沉積在其表面上的金屬錫層與鋁合金基體之間具有更好的結(jié)合力。
[0030] 本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力選擇具體的浸蝕工藝。優(yōu)選地，上述強(qiáng)酸包括但不限于硝酸或硝酸與氫氟酸的混合酸，更優(yōu)選濃度為58～64wt％的硝酸；優(yōu)選浸蝕溫度為10～30℃，浸蝕時(shí)間為15～30s。應(yīng)用硝酸與氫氟酸的混合酸浸蝕時(shí)，優(yōu)選將密度為1.42g/ml的硝酸和密度為1.1g/ml的氫氟酸進(jìn)行混合，且硝酸和氫氟酸的體積比為3:1。在實(shí)際的化學(xué)浸鍍過(guò)程中，鋁合金工件的表面可能存在一定量的油脂。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，對(duì)鋁合金的表面進(jìn)行上述預(yù)處理的步驟中，在對(duì)鋁合金表面進(jìn)行浸蝕的步驟之前，還包括對(duì)鋁合金表面進(jìn)行除油的步驟；除油的步驟包括：采用清洗劑對(duì)鋁合金的表面進(jìn)行沖洗或浸泡，然后進(jìn)行水洗；優(yōu)選清洗劑包括但不限于汽油、FS-2水基清洗劑或去污粉，浸泡時(shí)間為
15～30s。其中，優(yōu)選將FS-2水基清洗劑配置成濃度為3-5％的水溶液。
15～30s。其中，優(yōu)選將FS-2水基清洗劑配置成濃度為3-5％的水溶液。
[0031] 應(yīng)用上述化學(xué)浸鍍方法處理鋁合金，就能夠在鋁合金表面鍍上金屬錫層。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，，采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟之后，還包括對(duì)鍍錫鋁合金的表面進(jìn)行后處理的步驟；后處理的步驟包括：采用溫度大于70℃的熱水清洗鍍錫鋁合金的表面15～30s。采用溫度大于70℃的熱水清洗鍍錫鋁合金的表面，能夠去除其表面殘留的雜質(zhì)。在熱水清洗之后，優(yōu)選用熱烘干機(jī)將鍍錫鋁合金表面吹干。
[0032] 值得注意的是，在實(shí)際的化學(xué)浸鍍過(guò)程中，可以利用上述化學(xué)浸鍍液對(duì)不同的鋁合金工件進(jìn)行連續(xù)鍍錫。在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)后，化學(xué)浸鍍液中的金屬錫供源(堿金屬錫酸鹽)的含量會(huì)發(fā)生下降。一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，同時(shí)監(jiān)控化學(xué)浸鍍液中堿金屬錫酸鹽的變化，當(dāng)堿金屬錫酸鹽的含量低于45g/L時(shí)，向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充所述堿金屬錫酸鹽至其含量達(dá)到原始含量。此處的“原始含量”是指原始化學(xué)浸鍍液在未使用之前其中堿金屬錫酸鹽的含量。此外，也可以升高化學(xué)浸鍍液的溫度，促進(jìn)金屬錫的析出。
[0033] 除此之外，在連續(xù)的浸鍍過(guò)程中，隨著堿金屬錫酸鹽含量的降低，化學(xué)浸鍍液中的堿金屬氫氧化物的相對(duì)含量會(huì)相應(yīng)提高。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，采用化學(xué)浸鍍液對(duì)鋁合金進(jìn)行浸鍍的步驟中，同時(shí)監(jiān)控化學(xué)浸鍍液中堿金屬氫氧化物的變化，當(dāng)堿金屬氫氧化物的含量高于16g/L時(shí)，向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充醋酸，使堿金屬氫氧化物的含量達(dá)到原始含量。向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充醋酸，能夠使其與堿金屬氫氧化物反應(yīng)形成醋酸鹽，達(dá)到平衡堿金屬氫氧化物的目的。此處的“原始含量”是指原始化學(xué)浸鍍液在未使用之前其中堿金屬氫氧化物的含量。
[0034] 采用本發(fā)明上述的方法制備方法制得的鍍錫鋁合金，鋁合金表面的金屬錫層的厚度較薄，鍍層與鋁合金基體之間也具有較高的結(jié)合力。除此之外，該鍍錫鋁合金的表面為無(wú)光澤的白色，顏色比較美觀。
[0035] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，這些實(shí)施例不能理解為限制本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 該實(shí)施例是在某摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞(鋁合金材質(zhì)，ZL104Y)表面鍍一層金屬錫層，其目的是在活塞開(kāi)始運(yùn)行的磨合期間起到潤(rùn)滑作用，以防止拉傷氣缸。
[0038] 化學(xué)浸鍍液除水以外的配方如下：
[0039]組分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa NaOH H2O2
含量(g/L) 45 15 0 0
含量(g/L) 45 15 0 0
[0040] 浸鍍工藝如下：
[0041] 將活塞置于上述化學(xué)浸鍍液中進(jìn)行浸鍍，其中，浸鍍溫度為60℃，浸鍍時(shí)間為5min，壓縮空氣的通入量為0.5g/L。然后取出活塞，得到表面鍍錫的活塞。
[0042] 實(shí)施例2
[0043] 該實(shí)施例是在某摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞(鋁合金材質(zhì)，ZL104Y)表面鍍一層金屬錫層，其目的是在活塞開(kāi)始運(yùn)行的磨合期間起到潤(rùn)滑作用，以防止拉傷氣缸。
[0044] 化學(xué)浸鍍液除水以外的配方如下：
[0045]組分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa NaOH H2O2
含量(g/L) 50 20 6 0
含量(g/L) 50 20 6 0
[0046] 浸鍍工藝如下：
[0047] 將活塞置于上述化學(xué)浸鍍液中進(jìn)行浸鍍，其中，浸鍍溫度為65℃，浸鍍時(shí)間為2min，壓縮空氣攪拌的通入量為0.4L/S。然后取出活塞，得到表面鍍錫的活塞；
[0048] 在浸鍍過(guò)程中，連續(xù)放入多個(gè)待鍍活塞，同時(shí)監(jiān)控化學(xué)浸鍍液中錫酸鈉和氫氧化鈉的含量的變化，當(dāng)錫酸鈉的含量低于40g/L時(shí)，向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充錫酸鈉至其含量達(dá)到原始含量；當(dāng)氫氧化鈉的含量高于18g/L時(shí)，向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充醋酸，使氫氧化鈉的含量達(dá)到原始含量。
[0049] 實(shí)施例3
[0050] 該實(shí)施例是在某摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞(鋁合金材質(zhì)，ZL104Y)表面鍍一層金屬錫層，其目的是在活塞開(kāi)始運(yùn)行的磨合期間起到潤(rùn)滑作用，以防止拉傷氣缸。
[0051] 化學(xué)浸鍍液除水以外的配方如下：
[0052]組分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa NaOH H2O2
含量(g/L) 50 20 8 2
含量(g/L) 50 20 8 2
[0053] 浸鍍工藝如下：
[0054] 采用汽油對(duì)活塞表面進(jìn)行除油處理后，水洗15s；以濃度為58％的濃硝酸浸蝕活塞表面30s，水洗15s；
[0055] 將活塞置于上述化學(xué)浸鍍液中進(jìn)行浸鍍，其中，浸鍍溫度為65℃，浸鍍時(shí)間為2min，壓縮空氣的通入量為0.3L/S。浸鍍后取出活塞，用溫度為72℃的熱水清洗活塞表面
15s后，用熱烘干機(jī)吹干，得到表面鍍錫的活塞；
15s后，用熱烘干機(jī)吹干，得到表面鍍錫的活塞；
[0056] 在浸鍍過(guò)程中，連續(xù)放入多個(gè)待鍍活塞，同時(shí)監(jiān)控化學(xué)浸鍍液中錫酸鈉和氫氧化鈉的含量的變化，當(dāng)錫酸鈉的含量低于45g/L時(shí)，向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充錫酸鈉至其含量達(dá)到原始含量；當(dāng)氫氧化鈉的含量高于16g/L時(shí)，向化學(xué)浸鍍液中補(bǔ)充醋酸，使氫氧化鈉的含量達(dá)到原始含量。
[0057] 實(shí)施例4
[0058] 該實(shí)施例是在某摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞(鋁合金材質(zhì)，ZL104Y)表面鍍一層金屬錫層，其目的是在活塞開(kāi)始運(yùn)行的磨合期間起到潤(rùn)滑作用，以防止拉傷氣缸。
[0059] 化學(xué)浸鍍液除水以外的配方如下：
[0060]組分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa NaOH H2O2
含量(g/L) 70 30 15 4
含量(g/L) 70 30 15 4
[0061] 浸鍍工藝如下：
[0062] 采用去污粉對(duì)活塞表面進(jìn)行除油處理后，水洗30s；以濃度為64％的濃硝酸浸蝕活塞表面15s，水洗30s；
[0063] 將活塞置于上述化學(xué)浸鍍液中進(jìn)行浸鍍，其中，浸鍍溫度為75℃，浸鍍時(shí)間為2min，壓縮空氣的通入量為0.3L/S。浸鍍后取出活塞，用溫度為72℃的熱水清洗活塞表面
30s后，用熱烘干機(jī)吹干，得到表面鍍錫的活塞。
30s后，用熱烘干機(jī)吹干，得到表面鍍錫的活塞。
[0064] 實(shí)施例5
[0065] 該實(shí)施例是在某摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞(鋁合金材質(zhì)，ZL104Y)表面鍍一層金屬錫層，其目的是在活塞開(kāi)始運(yùn)行的磨合期間起到潤(rùn)滑作用，以防止拉傷氣缸。
[0066] 化學(xué)浸鍍液除水以外的配方如下：
[0067]組分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa NaOH H2O2
含量(g/L) 60 25 12 3
含量(g/L) 60 25 12 3
[0068] 浸鍍工藝如下：
[0069] 采用去污粉對(duì)活塞表面進(jìn)行除油處理后，水洗20s；以濃度為62％的濃硝酸浸蝕活塞表面20s，水洗20s；
[0070] 將活塞置于上述化學(xué)浸鍍液中進(jìn)行浸鍍，其中，浸鍍溫度為70℃，浸鍍時(shí)間為2min，壓縮空氣的通入量為0.3L/S。浸鍍后取出活塞，用溫度為72℃的熱水清洗活塞表面
20s后，用熱烘干機(jī)吹干，得到表面鍍錫的活塞。
20s后，用熱烘干機(jī)吹干，得到表面鍍錫的活塞。
[0071] 對(duì)比例1
[0072] 該對(duì)比例使采用電鍍法在某摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞(鋁合金材質(zhì)，ZL104Y)表面鍍一層金屬錫層。
[0073] 酸性電鍍液除水以外的配方如下：
[0075] 電鍍工藝如下：
[0076] 采用汽油對(duì)活塞表面進(jìn)行除油處理后，水洗15s；
[0077] 將水洗后的活塞置于上述電鍍液中進(jìn)行電鍍，以活塞作為陰極，以金屬錫板作為2
陽(yáng)極。其中，溫度為20℃，電鍍時(shí)間為2min，陰極電流密度為0.5A/dm。然后取出活塞，得到表面鍍錫的活塞。
陽(yáng)極。其中，溫度為20℃，電鍍時(shí)間為2min，陰極電流密度為0.5A/dm。然后取出活塞，得到表面鍍錫的活塞。
[0078] 對(duì)上述實(shí)施例1至5和對(duì)比例1中制得的鍍錫鋁合金活塞進(jìn)行性能表征。
[0079] 表征方法：
[0080] 1)觀察活塞表面的顏色和光澤；
[0081] 2)金屬錫層厚度：采用渦流測(cè)厚儀測(cè)量上述鍍錫鋁合金活塞表面金屬錫層的厚度；
[0082] 3)鍍層與活塞基體之間的結(jié)合力：將鍍錫鋁合金活塞加熱至150℃、200℃和250℃，1小時(shí)后浸入溫度為20℃的冷水中，觀察鍍層的變化。表征結(jié)果如表1所示：
[0083] 表1
[0084]
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