對鎂合金進行電鍍或化學鍍的最重要問題是正確的前處理,一旦形成適當的底層,可以進一步鍍覆我們所需性能的金屬或合金。目前最為常用的底層為浸鋅層和直接化學鍍鎳層。所形成的底層必須無孔,否則進一步進行電鍍或化學鍍時會產生更多的孔隙,難于獲得均勻的鍍層。鎂合金的前處理工序復雜、耗時,需精確控制方能獲得良好的結合力及耐蝕性,并且前處理過程因合金而異。對于不同型號的鎂合金或所采用的鍍液不同,前處理的方法也不同。下面簡要介紹一下一些基于浸鋅、直接化學鍍鎳等方法的不同前處理工藝。

1、浸鋅

        基于浸鋅已發明了許多前處理工藝,主要有Dow工藝、Norsk2Hydro工藝及WCM工藝。各種方法的處理過程大致如下:

        Dow工藝:除油陽極清洗酸蝕酸活化浸鋅鍍銅Norsk2Hydro工藝:除油酸蝕堿處理浸鋅鍍銅WCM工藝:除油酸蝕氟化物活化浸鋅鍍銅Dow工藝發展最早,但得到的浸鋅層不均勻、結合力差。改進的Dow工藝在酸活化后加入了堿活化步驟,在AZ31、AZ91鎂合金上得到的Ni2Au合金鍍層結合力良好,前處理時間也明顯縮短。Norsk2Hydro工藝同Dow工藝相比,在結合力、耐蝕性、裝飾性方面都有所提高,AZ61鎂合金經此前處理后得到的Cu/ Ni/ Cr多層鍍層達到了室外應用的標準。Dennis等人的研究表明,經Dow工藝和Norsk2Hydro工藝處理得到的浸鋅層多孔,熱循環性能不好。

        在三種工藝中,WCM工藝獲得的浸鋅層最均勻,且耐蝕性、結合力、裝飾性等方面效果均最好,是一種較成功的前處理方法。然而三種方法的共同缺點為:當鎂合金中鋁含量過高時,沉積層質量不好,且鎂合金表面鎂含量較豐富的區域會優先溶解,限制了它們的應用。

        浸鋅過程需精確控制,以確保膜層具有足夠的結合力,否則會在基體金屬的金屬間相上形成海綿狀、結合力差的非均勻層。緊接著進行的預鍍銅過程也有許多缺點,首先這是一個電鍍過程,對于形狀復雜的鍍件電流密度分布不均勻,尤其在孔洞及深凹處難于形成均勻的鍍層,在低電流密度區,銅的沉積速度較慢,這樣鋅會置換鍍液中的陽離子,進而會暴露基體,鎂更容易置換,通過置換反應直接在鎂合金表面形成的銅層結合力差、多孔、易于腐蝕。其次,鍍液中含有劇毒的氰化物,產生的廢液處理費用較高。因此,有人采用電鍍鋅之后焦磷酸鹽電鍍銅來代替氰化鍍銅,聲稱獲得的鋅層厚度達0. 6μm ,適用于大多數鎂合金,隨后進行電鍍或化學鍍,可獲得結合力良好的鍍層,電鍍鋅及浸鋅可同時進行也可分開進行,步驟如下:

        除油堿洗酸洗活化浸鋅電鍍鋅預鍍銅另一種前處理方法在鍍銅時采用含有硅酸鹽的鍍液,對于形狀復雜的鎂合金也可獲得均勻的鍍層,耐蝕性、可焊性、導電性、結合力等性能均良好,前處理后可以電鍍或化學鍍各種金屬。電鍍鋅后增加電鍍錫步驟可以提高鍍層的耐磨性能。

2、直接化學鍍鎳

            對于AZ91鑄造鎂合金進行浸鋅處理時相當困難,為了解決這個難題,Skata等人發明了一種新的前處理方法,直接在鎂合金表面化學鍍鎳,得到的鍍層均勻、結合力良好,處理流程如下:

        清洗除油堿蝕酸活化堿活化堿性化學預鍍鎳酸性化學鍍鎳該方法的缺點是采用酸性化學鍍鎳溶液,一旦底層存在孔隙,會導致基體鎂的點腐蝕。英國PMD公司開發出了一種更為簡單有效的處理方法,獲得的化學鍍鎳層中磷的質量分數為4 %～5 % ,過程如下:

        前處理堿洗酸蝕氟化物活化化學鍍鎳酸蝕、堿蝕、活化及化學鍍對結合力均會產生很大影響。浸蝕、活化不充分將導致鍍層結合力不好。氟化物活化可以用HF或NH4HF2 ,用HF活化會產生很寬的電化學窗,而NH4HF2活化后電化學窗很窄(pH值5. 8～6. 0 ,溫度75～77℃)。酸腐蝕采用鉻酸時會嚴重腐蝕鎂基體并產生還原的鉻層,但隨后的氟化物活化可以去除鉻層,并可以通過控制鎂合金表面的鈍化來控制鎳沉積速度。對于MA28鎂合金,有人研究了氟化物鈍化對化學鍍鎳的影響,鍍液中含有氟化物,作用是在化學鍍過程中抑制鎂合金基體的腐蝕,得到的鍍層結合力好,但鍍液使用壽命很短,工業化生產無法接受,加入絡合劑氨基乙酸可以起到穩定鍍液的作用。

        Mizunari等人發明的專利采用鉻酐對鎂合金進行浸蝕,氟化物活化后進行化學鍍鎳,用氨水調節化學鍍液使其呈弱堿性。Okamura等人采用化學浸蝕對鎂合金進行了處理,浸蝕溶液含有焦磷酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽,不含Cr6 + ,處理過程如下:

        化學浸蝕氟化物活化中和化學鍍鎳直接化學鍍鎳的優點是溶液不含Cl -、SO42 - ,獲得的鍍層結合力好、耐蝕性強,存在的問題是傳統的化學鍍鎳溶液呈酸性會腐蝕基體,可以采用微酸性溶液,減緩對基體的腐蝕。