论文部分内容阅读
镁合金具有密度低、比强度高、散热性能好等特点，使其在汽车、通讯电子、航空航天上广泛使用。但镁合金耐蚀性差制约了其在实际领域中的应用。通过化学镀镍形成的镀层具有耐蚀耐磨的特点，使其成为镁合金表面处理研究中的热点。本文以AZ91D镁合金压铸件为实验材料，系统地研究了浸蚀、酸洗活化，碱性预镀、化学镀镍液组成及工艺、镀液补加周期等对镀层质量的影响。利用三维视频显微系统、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、电化学工作站等仪器分析了镁合金化学镀层的表面形貌与性能，初步探讨了本实验工艺的市场可行性。主要研究结果如下：在浸蚀过程中，磷酸起到腐蚀与粘性成膜的作用，磷酸浓度为650mL/L，浸蚀时间2-4min，浸蚀温度30-40℃得到的浸蚀表面良好。通过单因素和正交实验发现磷酸盐4g/L、水50mL/L、乳酸50mL/L、磷酸10mL/L、硝酸16mL/L、酸洗时间120s、酸洗温度15-30℃时得到的镀镍层外观良好。分析了优化后酸洗膜层与化学镀层的性能，发现酸洗后镁合金α相衍射峰减弱，β相衍射峰增强，镍镀层由非晶态Ni-P合金相构成；镀层表面由不同大小胞状结构紧密排列构成，磷含量为10.31%(质量分数)；化学镀90min镀层厚度可达到25μm以上，镀层硬度为416.20HV比镁基体提高三倍，镀层的自腐蚀电位比镁基体正移1V，腐蚀电流比镁基体降低3个数量级。研究发现碱性镀层表面凸凹不平，磷含量5.66%(质量分数)，自腐蚀电位比镁基体提高0.85V，腐蚀电流比镁基体低一个数量级；碱性预镀与中性加厚的方式可以提高镀层的表面平整度，提高镀层耐蚀性；通过单因素实验以沉积速率、孔隙率与表面形貌优化了化学镀镍液组成和工艺，硫酸镍18-30g/L、次磷酸钠16-24g/L，配位剂6-12g/L，乙酸钠6-9g/L，氢氟酸12-18mL/L，稳定剂2-4mg/L，镀镍温度80-85℃，镀镍时间1h，装载量60-100cm2/L。长周期研究发现，不同周期的沉积速率在17-24μm/h变化，稳定常数随周期的增加而下降，但依然在50%以上，说明镀液可以长周期使用。随镀镍周期的增加，镀层中镁的特征衍射峰增强，Ni-P合金非晶态衍射峰减弱，镀层中磷含量下降。通过对本工艺与Dow浸锌工艺的成本核算，发现本实验工艺单位面积成本比Dow浸锌工艺单位面积成本低三分之二以上，并且使用无毒环保的前处理工艺，减少了有毒物质对操作人员及环境的危害。