6061铝合金表面化学镀Ni-P合金工艺研究

摘要

铝合金由于密度小、比强度高、良好的导电导热性等特点，在航空航天、机械工业、国防军工等诸多领域得到了广泛的应用，但存在硬度低、耐磨和耐腐蚀性差等缺点，限制了其使用范围，因此对铝合金进行表面处理十分必要。化学镀具有工艺灵活、镀层性能好、成本低等优势，已经成为了铝合金表面改性的重要方法之一。
　　本文采用直接化学镀法在6061铝合金表面制备 Ni-P镀层，研究了镀液中主盐及还原剂添加量、镀液温度、pH值等工艺参数对镀速和镀层性能的影响。结果表明：在一定的浓度范围内，镀速会随着主盐及还原剂浓度的增加而增加，但镀速存在一个最大值，镀速达到最大值后继续增加主盐或还原剂的浓度，镀速反而会下降；而镀液温度、pH值过高或过低都会影响镀速，只有在取到最佳值时才能获得性能优良的镀层。
　　采用XRD、扫描电镜等手段对镀层的结构和形貌进行分析，对镀层的显微硬度、结合力及耐蚀性进行测试，利用DSC-TG热分析方法对镀层的晶化过程进行了初步分析。结果表明：镀层表面平整均匀，呈现典型的胞状结构；镀层厚度均匀、致密；镀层相结构属于晶态与非晶的混合结构；镀层的含磷量为8.49％，属于中磷镀层；镀层的硬度为561.83HV，较基体的硬度有很大提高；镀层与基体结合较好，化学镀后铝合金基体表面的耐蚀性得到极大改善；镀层经400℃热处理后转化为晶态结构，硬度达到863.7HV，但耐蚀性较镀态镀层却有所下降。
　　为了在铝合金表面获得结合力好的化学镀 Ni-P镀层，进一步研究了无化学前处理、预镀后表面淬火、二次浸锌及碱性预镀4种化学前处理工艺及机械前处理对镀层与基体之间结合力的影响。结果表明：基体是否经过预处理，对镀层的结合强度有明显的影响；经过碱性预镀预处理的镀层与基体之间的结合力最好；基体表面形貌和表面粗糙度会影响镀层表面的微观形貌，进而影响到镀层与基体之间的结合力；试样表面粗糙度也是影响镀层与基体间结合力的因素之一，在一定的粗糙度范围内，基体表面越粗糙，结合力越差，但是表面粗糙度过低时，镀层结合力反而会变差；镀层表面微观形貌及基体与镀层的结合状态都对镀层的表面性能具有很大的影响。

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第1章 绪 论

1.1 铝合金表面化学镀镍工艺的研究进展

1.2 铝合金表面化学镀镍的应用

1.3 化学镀镍的结合力

1.4 本课题研究意义及研究内容

第2章 实验方法

2.1 实验材料及设备

2.2 施镀前准备

2.3 工艺条件的选择

2.4 实验注意事项

2.5 镀层表征方法

第3章 化学镀Ni-P合金工艺及镀层组织性能研究

3.1 主盐和还原剂浓度的确定

3.2 工艺条件的选择

3.3 化学镀Ni-P镀层的组织结构和成分

3.4 本章小结

第4章 热处理对化学镀Ni-P合金镀层的影响

4.1 镀层的热处理

4.2 热处理对镀层组织结构及性能的影响

4.3 热处理对镀层结构的影响

4.4 热处理对镀层显微硬度的影响

4.5 热处理对镀层耐蚀性的影响

4.6 热处理对镀层结合力的影响

4.7 本章小结

第5章 前处理对化学镀层组织性能及结合力的影响

5.1 化学前处理对镀层微观形貌的影响

5.2 化学前处理对镀层结合力的影响

5.3 化学前处理对镀层性能的影响

5.4 机械前处理对镀层微观形貌的影响

5.5 机械前处理对镀层结合力的影响

5.6 机械前处理对镀层性能的影响

5.7 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文