铝合金化学复合镀Ni-P/α-Al2O3工艺研究

摘要

铝合金具有比重小、比强度高、导电、导热和加工性好等优点,已广泛应用在电器、机械、交通、装饰、日用品等各个行业。但是,铝合金存在表面硬度低、耐磨性差、易产生晶界腐蚀等缺点。对铝合金表面进行强化处理,可以显著改善其应用性能。本论文系统研究了铝合金表面的前处理工艺和化学镀镍方案,并在此基础上探讨了铝合金表面化学镀Ni-P／α-Al2O3复合镀层工艺和镀层的主要性能特征。
　　 丙酮溶剂超声波除油速度较快,20min基本可以除尽大量油污,但是基体表面仍然存在少量油迹,采用热碱液二次除油,30min后可以彻底除净铝合金基体表面的各种油污；铝合金表面被覆氧化膜,如果不预先除去将严重影响镀层的结合强度,论文考察了碱浸蚀温度和时间对浸蚀效果的影响,铝合金基体在75℃温度下经过30s浸蚀,可以除去其表面大量氧化铝膜,但是难以除去其它合金元素氧化物,采用氟化氢铵和硝酸混合物再次浸蚀,可以获得结合性能良好的银白色活性表面；浸中间层是提高铝合金表面镀层性能的重要环节,论文考察了浸锌工艺对锌合金膜的表面形貌和结合强度的影响,结果表明,经过一次浸锌、1:1硝酸褪镀、二次浸锌处理,获得的锌合金膜质量较好；通过正交试验优化了铝合金酸性化学镀镍的基础配方,优化结果为:NiSO4·6H2O25g／L、NaH2PO2·H2O25g／L、CHCOONa·3H2O20g／L、C3H6O3(乳酸)20g／L；探讨了十二烷基硫酸钠(SDS)、pH、温度对镀层性能的影响,当SDS浓度为0.5g／L时,镀层表面几乎无针孔、结晶细致均匀,pH值高于4.78时,镀层光亮且硬度达500HV以上,温度在70℃左右时,镀层光亮无毛刺且结合力较好；探讨了机械搅拌速率、α-Al2O3浓度对复合镀层性能的影响,搅拌速率为300 r／min、α-Al2O3浓度为1.25g／L时,复合镀层光亮致密,显微硬度达到621HV,结合力良好；探讨了热处理温度对镀层性能的影响,在氩气气氛中于350℃下保温1h,Ni-P镀层的显微硬度可以提高至735HV,Ni—P／α-Al2O3复合镀层的显微硬度可以提高至1053HV；XRD测试结果表明,Ni—P合金镀层为非晶态,经过热处理后镀层转化为晶态；EDS测试结果表明,α-Al2O3、Ni、P质量百分比分别为0.50％、11.09％、88.41％。