镁合金化学镀及化学复合镀研究

IMR OpenIR

	镁合金化学镀及化学复合镀研究
	宋影伟
学位类型	博士
导师	韩恩厚
	2006-06-16
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	金属研究所
学位专业	材料学
关键词	镁合金化学镀化学复合镀模拟汗液水性纳米浓缩浆多层镀层
摘要	摘　　要镁合金具有许多优点，但是其较差的耐蚀性和耐磨性限制了它的广泛应用。比较而言，化学镀和化学复合镀技术是镁合金表面比较理想的防护手段。本文深入研究了传统镁合金化学镀镍的前处理工艺及镍的初始形核机理。结果表明，碱洗的目的是去除样品表面的油脂和污物；铬酸洗是十分重要的前处理步骤，可以清除样品表面的金属氧化物和锈层，但是对样品侵蚀比较严重，要严格控制铬酸洗时间；氢氟酸活化可以清洗掉样品表面残留的铬酸，主要在β相上生成氟化物膜；化学镀时镍首先在α相上形核，然后再逐渐扩展到共晶α相和β相，β相上镀层生长十分缓慢，属于镀层的薄弱部位。针对传统工艺存在环保和镀层耐蚀性差的缺点，开发了一种新的化学镀镍工艺。与传统工艺相比，新工艺避免使用了氢氟酸和六价铬等有毒物质，前处理简化为碱浸和活化两个步骤。前处理后基体表面均匀平整，镍在表面均匀形核，镀层具有更优异的耐蚀性。采用电化学方法研究了模拟汗液对镁合金表面化学镀Ni-P层的腐蚀作用机理。结果表明，模拟汗液中的尿素能够降低Ni-P镀层的腐蚀率，起到缓蚀的效果；NaCl属于中等强度的侵蚀介质；乳酸是汗液中侵蚀性最强的成分，它对Ni-P镀层的腐蚀起到决定性的作用。裸露的镁基体在模拟汗液中腐蚀十分严重，表面覆盖Ni-P镀层后耐蚀性明显改善。化学复合镀技术面临的主要难题之一是纳米粉的分散性，预先把纳米粉制备成水性浓缩浆的形式可以很好的解决这一问题。本文以T20、Zr10和S100三种水性纳米浓缩浆的制备工艺和物性分析作为研究重点。结果表明，这些浓缩浆固体含量高、纳米粉分散均匀、贮存稳定性好。采用正交实验确定了镁合金表面化学复合镀Ni-P-ZrO2的最佳工艺配方，该镀液稳定性好，施镀效率高，镀层质量优良。同时将Ni-P-ZrO2和Ni-P两种镀层的结构和性能进行了比较。两种镀层都是随着热处理温度的升高从非晶态逐渐转变成晶态，但是复合镀层的晶化温度更低一些，这与复合镀层磷含量略低有关。复合镀层在350℃热处理时硬度达到最高值为1400Hv，比Ni-P镀层在400℃时获得的最大硬度值高200Hv，这主要由于复合镀层中的纳米粉起到了弥散强化作用。200℃，1h时效处理后，复合镀层的磨损量要远低于Ni-P镀层的磨损量，尤其磨损周期越长复合镀层的耐磨性越优异，这与纳米粉起到的弥散强化和载荷支撑作用有关。Ni-P-ZrO2复合镀层的耐蚀性与Ni-P镀层相比也有很大改善，原因在于复合镀层更致密，镀层表面胞状物边界很曲折，不是镀层的薄弱部位，腐蚀不易在此处始发，而且镀层中由于纳米粉的存在不易形成闭塞腐蚀电池，腐蚀坑是开放式的，沿纵向发展十分缓慢，因此复合镀层可以在更长的时间里保护镁基体不被腐蚀。在腐蚀环境比较苛刻的条件下，可以采用多层镀层Ni-P-ZrO2 / Ni / Ni-P（从基体到表面）对镁合金进行防护，该多层镀层均匀、致密，各层之间结合力极好，耐盐雾实验可以达到1000小时以上。上层的Ni-P层充当牺牲阳极使中间的电镀镍层得到保护，当有腐蚀坑穿透电镀镍层时，底层的Ni-P-ZrO2复合镀层还能起到很好的防护作用，直到有腐蚀坑贯穿整个镀层，镁合金基体才会受到损坏。
页数	150
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16945
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	宋影伟. 镁合金化学镀及化学复合镀研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所,2006.