mgxznyal基合金化学镀nip的镀层特征及工艺研究

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1、摘要镁及其合金以丰富的储量和良好的性能而越来越受到人们的重视，随着技术的进步，镁合金材料生产成本的降低，镁合金结构件成型工艺的改进和材料质量的提高，特别是人们对节约资源和减少污染问题的日益关注，镁合金所具有的“可持续发展性强”的特点使其在同其它轻质材料的竞争中已取得明显优势，成为一种十分理想的现代工业材料，从而广泛应用于航空航天、汽车制造、家用电器等领域。但是由于镁的化学性质十分活泼，标准电极电位比较低(一2．36VSCE)，其耐腐蚀性能较差；虽然表面存在氧化膜，但结构不够致密，起不了太大的保护作用，不能适应大多数的使用环境，在潮湿氛围、

2、海水、大多数有机酸、无机酸等环境中都会受到强烈的腐蚀而产生破坏：并且当镁合金中的第--N、杂质元素等成分能与镁基体构成电偶对时，腐蚀情况更加严重。因此如何提高镁合金的防腐蚀性能也显得越来越重要。化学镀Ni—P合金是解决镁合金耐蚀性的一个重要方法，它不但可使基体材料获得良好的耐蚀性和耐磨性，同时还有可操作性强、方法简单、镀层厚度均匀、化学稳定性好等特点。本文就研究了用镁合金中常用的Mg—xZn—ykl基合金作为基体时，成分和组织在化学镀过程中的作用，以及化学镀工艺参数对big—BZn一4A1合金的影响和其化学镀层的组织性能特征。本文采用正交

3、试验、金相观察、x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、显微硬度以及盐雾试验等实验方法和测试手段研究了Mg—xZn—yAl基合金的成分和组织在化学镀过程中的作用，以及化学镀工艺参数对}ag一8Zn一4A1合金化学镀的影响和化学镀层的组织性能特征。在化学镀过程中，镀液组分繁多，施镀参数复杂，其中主盐、还原剂、络合剂、温度祁PH值对化学镀过程的影响较为重要，而这种影响主要体现在镀液的稳定性和镀层沉积速度上。通过在Mg-8Zn一4A1合金基体上试验表明(1)主盐和还原剂是化学镀液中的主要成分，它们的浓度影响着化学镀的镀速

4、和稳定性，试验表明最佳Ni2+浓度范围为10—189／L，Ni2+与(H。P02)一的最佳浓度比为0．3-0．5，(2)络合剂是化学镀液中的重要影响因素，络合剂要根据它的稳定常数进行选择，单一络合剂的作用难以达到预期的效果。试验结果表明，双络合剂体系兼有稳定性好和镀速高两种优势。乳酸～柠檬酸体系的最佳用量范围为：乳酸：13—16mL／L，．T．摘要柠檬酸：4．5—5．59／L。(3)化学镀液的PH值高，容易析出NiHP03沉淀，镀液稳定性差；PH值过低，镀速缓慢，化学镀过程难阱进行。试验表明，镀液的PH值在5．5-6．5之间，镀液的施镀效

5、果较好，镀速和稳定性都能够得到保证。(4)化学镀过程的进行需要有一定的启镀温度，温度过低，镀速缓慢，施镀效率低下；温度过高，镀液处在热力学不稳定状态，很容易造成分解，造成镀液失效，镀层也容易出现气孔、应力等缺陷，镀层质量变差。试验结果表明，化学镀液最佳温度范围应该稳定控制在90±5"C。通过对Mg～xZn—yAl基合金进行施镀后发现，基体的成分和组织影响着化学镀过程中镍离子的初始沉积。由于基体中合金元素的电极电位不同，含合金元素多的相决定了镍离子最先开始沉积的位置。Mg一8Zn一4A1合金中由于zn和A1元素含量较高，相的组成和分布复杂，

6、使得化学镀过程中镍离子较为容易产生沉积，施镀速度快；AZ91和AZ31速度相对较慢{经过固溶的基体由于相的析出不明显，镍离子的初始沉积变得较为困难。在同样的条件下，不管是何种镁合金基体，得到的镀层组织性能是相近的，通过在Mg一8Zn一4M基体上施镀后的镀层分析表明：(1)镍离子和磷离子沿着基体表面的活性中心进行初始沉积，然后以胞状形式进行生长，并向周围扩展，胞状颗粒的形态影响着镀层的表面质量。(2)镀层中磷的含量影响着镀层的结构，在选用的配方中旌镀后，镀层中磷含量约为12％，镀层为明显的非晶结构。(3)化学镀层与基体结合良好，锉刀试验和热

7、震试验无明显的脱落，但在镍层沉积过程中，活化产物残留在基体与镀层的交界处，形成了一薄层结合较弱的部位。盐雾试验表明镀层的耐腐蚀性明显高于基体，有助于改善基体的防护性能，而镀层中的孑L隙是造成镀层被腐蚀破坏的重要原因，镀前的预镀、镀中的封孔以及镀后的钝化都可以消除不良影响，改善镀层质量。(4)施镀后的镀层显微硬度为HV434．6，显著高于基体HV84．48，镀层的硬度随着镀层热处理温度的升高而增加，最高可以达到HVl000以上；镀层结构也发生了较大的变化，在300。C以后镀层已出现明显的晶化，4006C以后由于镀层中Ni，P相的长大而使镀层

8、的显微硬度有所降低。关键词：化学镀Ni—P，Mg-xZn-yAl合金，沉积速度，镀层结构TheplatingfeatureandthetechniquestudyofelectrolessNi