Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面化学镀Ni-P及Ni-W-P镀层研究

摘要

本文以Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr镁合金为研究对象，探索新的适用于该合金表面化学镀镍的预处理工艺，使其得到完整的化学镀Ni-P及Ni-W-P镀层。采用光学显微镜(OM)，X射线衍射仪(XRD)，带有能谱分析(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)研究了新的预处理工艺机理以及化学镀Ni-P镀层的初始沉积机理，并分析了镀层的结构、表面形貌和断面元素分布;采用显微硬度计、磨损试验机以及电化学工作站等测试了Ni-P及Ni-W-P镀层的硬度、耐磨性以及耐腐蚀性能。综合分析，得出如下结论:
　　 (1)采用本研究提出的新工艺可在Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr基体上生成均匀、致密、紧凑的Ni-P镀层，而采用传统的工艺处理Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr基体则导致基体表面上不能完全上镀。这是由于新工艺的预处理过程中生成了金属Cr，为后续的化学镀镍过程提供了活性点，有利于金属镍的沉积;
　　 (2) Ni-P镀层初始沉积时，在1分钟内以置换反应为主，镍核优先沉积在Mg24(GdY)5相、α-Mg的晶界附近以及锌层上。随后以先沉积的镍核为自催化活性点，发生Ni、P共沉积反应;在凹坑处生长的Ni-P镀层多于凸表面处，因此降低了镀层表面的粗糙度，获得一个均匀、平整、致密的Ni-P镀层;
　　 (3) Ni-P、Ni-W-P镀层镀态时是非晶态的，与基体有着良好的结合力;Ni-P、Ni-W-P镀层厚度在2小时内分别达到约50μm和15μm;镀层中的P含量分别约为9.43wt.％和7.61wt.％(其中Ni-W-P镀层的W含量约为3.48wt.％); Ni-P、Ni-W-P镀层的硬度分别是镁合金基体的6.2倍和6.5倍;极化曲线测试结果表明:Ni-P、Ni-W-P镀层在阳极极化过程中存在着明显的钝化现象，两镀层自腐蚀电位较镁合金基体分别正移了1090mV和1298mV，腐蚀电流密度分别降低1个数量级和2个数量级。表明Ni-W-P镀层的耐腐蚀性能优于Ni-P镀层，能为基体提供良好的防护作用。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 镁合金

1．2．1 镁合金的性能特点

1．2．2 镁合金的类型及牌号

1．2．3 Mg-Gd-Y-Zr镁合金

1．3 镁合金的腐蚀

1．3．1 镁合金的腐蚀特点

1．3．2 镁合金腐蚀的类型

1．4 镁合金的防护技术

1．4．1 化学转化膜

1．4．2 金属镀层

1．4．3 阳极氧化

1．4．4 有机物涂装

1．5 镁合金化学镀Ni-P及Ni-W-P

1．5．1 化学镀Ni-P与Ni-W-P镀层的原理

1．5．2 镁合金化学镀镍方法

1．6 选题意义及研究内容

第二章 实验方案与过程

2．1 工艺路线图

2．2 化学镀Ni-P及Ni-W-P工艺

2．3 材料制备

2．4 组织成分分析

2．4．1 光学显微组织分析

2．4．2 XRD物相分析

2．4．3 形貌观察及成分分析

2．5 镀层性能检测

2．5．1 镀层耐蚀性能检测

2．5．2 结合力测试

2．5．3 力学性能测试

2．5．4 磨损试验

第三章 Mg-Gd-Y-Zr合金化学镀镍工艺及性能研究

3．1 Mg-10Gd-4．8Y-0．6Zr镁合金显微组织

3．2 传统的预处理工艺

3．3 新的预处理工艺

3．4 镀层结构与性能检测

3．4．1 镀层的表面形貌及截面分析

3．4．2 镀层物相分析

3．4．3 镀层结合力

3．4．5 镀层硬度

3．4．4 镀层的耐蚀性能

3．5 结论

第四章 Mg-Gd-Y-Zr合金化学镀Ni-P初始沉积机理研究

4．1 镀层的沉积过程

4．2 镀层的初始沉积过程分析

4．2．1 初始沉积过程形貌观察

4．2．1 初始沉积过程元素分析

4．2．3 初期形核机理分析

4．3 镀层大块增长阶段分析

4．4 结论

第五章 Mg-Gd-Y-Zr合金化学镀Ni-W-P三元合金镀层

5．1 Ni-W-P合金镀层的表面形貌

5．2 Ni-W-P合金镀层的断面形貌

5．3 Ni-W-P镀层及其热处理后的物相分析

5．4 Ni-W-P镀层硬度

5．5 Ni-W-P镀层的耐磨性

5．6 Ni-W-P镀层的耐蚀性能

5．7 结论

第六章 结论

参考文献

致谢

发表相关论文及参与的科研项目