镁锂合金表面电镀铜工艺研究

摘要

由于镁锂合金的密度较小,所以它可以被应用到许多领域,但是它的耐腐蚀性能差直接阻碍它被广泛使用。国内外对镁锂合金表面处理的方法比较少,镁锂合金表面处理通常有转化膜、化学镀和电镀等处理方法,转化膜和化学镀有膜层比较脆弱及与基体结合不牢固等不足;然而较常用的电镀工艺主要是对基体进行预镀铜,然后再在试样上电镀另外一种金属层,另一方法是电镀铬,虽然得到的镀层性能比较好,这两种电镀方法用到氰化物和六价铬离子,对人类和环境造成威胁。
　　本课题着重研究在镁锂合金表面进行焦磷酸盐电镀铜。结合SEM、XRD、EDS和电化学测试等表征手段,研究化学镀锌工艺和电镀铜工艺,总结出电镀铜的最佳工艺,并且探讨了镁锂合金电镀铜的最佳热处理工艺。结果表明:
　　1.通过正交试验和塔菲尔极化曲线分析,总结出化学镀锌的最佳工艺参数是:主盐(硫酸锌)密度为40g/L,镀锌温度为60℃,镀锌时间是5min。并且在这三个影响因素中镀锌时间对化学镀锌的影响最大,主盐浓度对镀锌的影响最小。试样表面呈蓝灰色,微观分析观察到部分呈直线形状突起,而且这些直线型的突起接近相互平行排列。从截面照片观察,此镀锌锌层分布致密均匀,几乎将基体全部覆盖,且厚度较均匀。
　　2.在最佳条件下电镀铜后,试样表面得到均匀致密并且带有结节状的铜镀层,没有毛刺、烧焦、裂纹和脱落等现象;镀层与基体间没有出现明显的孔洞和裂纹等缺陷,涂层与基体间的结合稳固,其厚度大于10μm;镀层表面主要是呈面心立方(FCC)结构的晶态铜,其耐腐蚀性能明显提高,并且其硬度提高也较大。依正交试验确定电镀铜的最佳工艺参数如下:主盐浓度是50g/L,电流密度是2.0A/dm2,电镀液温度是40℃,电镀时间是30min。在影响电镀铜的四个因素中,其电镀溶液温度对电镀铜过程的影响程度最大。
　　3.当镀铜后试样在200℃下热处理2h后,试样表面由许多球状物质紧密堆积而成,这些球状物质分布均匀致密,没有缝隙,并且球状物质的尺寸均匀,其半径很小约为几个微米;同时,自腐蚀电位最正并且腐蚀电流密度最小,吸氢速率低。除此之外,200℃热处理2h后试样与电镀后未经热处理的试样相比,其耐蚀性能进一步提高,对镁锂合金提供进一步保护。

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第1章 绪论

1.1概述

1.2镁合金的应用

1.3镁合金的腐蚀过程

1.4 镁合金的表面防护

1.5课题研究主要内容与意义

第2章 实验部分

2.1 实验用品及仪器

2.2实验仪器

2.3实验工艺流程

2.4实验研究方法

第3章 镁锂合金表面化学镀锌工艺研究

3.1 镀锌工艺实验设计

3.2镀锌后的宏观分析

3.3镀锌后试样的电化学分析

3.4镀锌后试样的扫描分析

3.5 镀锌后试样截面金相照片

3.6 镀锌后试样的能谱分析

3.7 XRD图谱分析

3.8 镀锌后硬度测试

3.8 镀锌机制及锌层生长的研究

3.9 本章小结

第4章 镁锂合金表面电镀铜工艺

4.1 电镀铜机理

4.2 电镀铜的实验设计

4.3镀层外观和结合力测试

4.4电化学表征

4.5吸氢速率试验

4.6镀层形貌及元素组成分析

4.7试样表面的物相分析

4.8硬度测试

4.9 本章小结

第5章 镁锂合金表面电镀铜后热处理工艺

5.1 引言

5.2 热处理后试样表面微观形貌分析

5.3 热处理后电化学分析

5.4吸氢速率分析

5.5热处理后试样表面的XRD分析

5.6热处理后试样的硬度分析

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢