AZ91D镁合金低污染预化学镀镍磷合金工艺及沉积机理研究

摘要

镁合金具有密度小、比强度高、吸震性能高及良好的磁屏蔽性等一系列优异的力学性能、物理性能己经广泛应用于航空航天、汽车工业、电子工业等领域，被誉为“21世纪绿色工程材料”。但由于其耐蚀性差，限制了镁合金的进一步推广应用。金属镀层可以改善镁合金的耐蚀性、抗磨性、可焊性、电导率和装饰效果。但镁合金上镀层的结合力和腐蚀防护性能一直是一个较难解决的课题。
　　本文以工业上应用广泛的AZ91D镁合金作为研究对象，通过开发一种新型镁合金预化学镀镍磷工艺，以获得一层结合力优良的打底镀层，然后在此底镀层上再进行其他合金的施镀;基于环境保护和高铝镁合金的特殊性，研究出一种无铬无氰低污染绿色环保的前处理工艺。采用称重法研究了预化学镀镍沉积速率，并利用金相显微镜和电子显微镜观察镀层表面形貌;对镀层与镁合金基体的结合力，分别采用锉刀，热震和弯曲法进行了测试;采用盐水及镀层孔隙率试验评价了镀层耐蚀性;通过EDS和XRD分析镀层的成分和结构。通过以上检测手段，确定适合AZ91D镁合金的前处理工艺和预化学镀镍磷最佳工艺参数，探讨预化学镀镍磷沉积机理的研究。研究结果表明:
　　(1)前处理工艺对镁合金的腐蚀速率、表面形貌及镀层的质量影响较大。通过比较四种酸洗活化配方确定(C2H2O4+H3PO4+NH4HF2)为最佳前处理工艺。经此工艺处理后得到的Ni-P镀层与基体的结合力较好，耐蚀性强。前处理避免了使用Cr(Ⅵ)和氰化物，是环境友好型工艺。
　　(2)确定了最佳AZ91D镁合金预化学镀镍磷主要成分为新型镍盐20g/L，NaH2PO215g/L,(NH4)3C6H5O7·2H2O8g/L, K4P2O7·10H2O30g/L，温度为75-80℃，氨水调节pH至9，处理时间为50min。新型预化学镀镍得到的镀层表面均匀，镀层与基底的结合力良好，并且表现出优良的耐蚀性能;采用新型镍盐带有一定的还原性，镀液中不含Cl-、SO42-，避免了对镁合金基体的浸蚀。
　　(3)通过不同沉积时间内Ni-P镀层的微观形貌，催化活性及沉积方式和镀层表面磷含量三方面来分析预化学镀镍磷的沉积机理。镁合金化学镀镍磷的催化活性主要来自于活化后表面氧化物或氢氧化物在镀液中的溶解造成的基底与镀液中镍离子的置换反应。磷含量在沉积初期呈波动趋势，但最终趋于定值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 镁合金的特点及其应用

1．1．1 镁合金的特点

1．1．2 镁及镁合金的应用

1．2 镁合金的防腐蚀研究现状

1．2．1 表面改性

1．2．2 镁合金的表面处理

1．3 镁合金的电镀和化学镀研究现状

1．3．1 浸锌法

1．3．2 浸铜法

1．3．3 直接化学镀镍法

1．4 本文研究的目的和意义

1．5 本文研究的内容

第2章 实验方法

2．1 实验材料、试剂及仪器

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验仪器

2．2 性能分析及测试

2．2．1 镀层的表面形貌及显微组织分析

2．2．2 沉积速率测定

2．2．3 镀层结合力的测定

2．2．4 镀层孔隙率的测定

2．2．5 镀层结构分析

2．2．6 镀层耐蚀性的测定

2．3 实验过程

第3章 AZ91D镁合金预化学镀镍磷合金前处理工艺研究

3．1 AZ91D镁合金预化学镀镍磷前处理工艺

3．1．1 打磨

3．1．2 除油

3．1．3 酸洗

3．1．4 活化

第4章 AZ91D镁合金预化学镀镍磷工艺研究

4．1 实验方法

4．2 实验结果与分析

4．2．1 镍盐质量浓度的影响

4．2．2 还原剂次亚磷酸钠质量浓度的影响

4．2．3 柠檬酸氨质量浓度的影响

4．2．4 焦磷酸钾的影晌

4．2．5 pH值的影响

4．2．6 温度的影响

4．2．7 AZ91D镁合金基体预化学镀镍磷镀层性能研究

第5章 AZ91D镁合金预化学镀镍磷沉积机理研究

5．1 AZ91D化学沉积Ni-P合金镀层基本原理

5．2 AZ91D镁合金不同时间内预化学镀镍微观形貌

5．3 催化活性及沉积方式

5．4 镀层表面磷含量分析

第6章 结论

参考文献

致谢