压铸镁合金件化学镀镍磷工艺、组织结构和性能研究

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1、太原理工大学硕士学位论文压铸镁合金件化学镀镍磷工艺、组织结构和性能研究姓名：毕虎才申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：卫英慧20050501太骧瑗l+大学疆士疆究生学位论文压铸镁合金件化学镀镍磷工艺、组织结构翮性麓研究摘要近年来，镁合金由予诸多优点两越来越受到蓬视，其产黯得到了较为广泛的应用，特别是在电子行业。但是其差盼耐蚀性⋯直是影响藏发挥优势的主要因素。目前，改善镁合金耐蚀性鳕主要方法是表蚕整理，形成像护溱。本文剥鬻程麓、S嚣磁、DSC、GDA、盐雾腐蚀试验机、电化学测量仪等手段，系统地研究了压铸镁合金Az9lD直接化学镀镍磷的工艺秘

2、组织结构，并对镀层的便朋性能进行了评价。得磁以下主要结论：1．镁合金化学镀选用中磷(6．22州％)镀层，其镀态组织为菲晶÷少量缡米晶。施镀120m趣，镀层平均零发为ls。5娶瓣。弯曲试验显示，镀态下镀滕与基体结合良好。2．镁合金基{本上化学镀沉积过程分两步：首先是金属镍离予与基体发生啦化学反应所产生的电子结合而还原析出，然后，随着镍形核数趱的增多和长大，有自催化能力的镍层产生，镍磷共沉积睫之开始。3．含磷6．22训=％镍磷镀层的初始晶化温度为300℃，450℃晶化过程完成。晶化过程可分为3个阶段，原子的短程扩散和I妻篓基羹羹藿露篱塑稿矍蠢霁韭囊美囊

3、蠢}车誊；三三；!囊穹薹霎蒂1茑i，妻孽；l薹n莓』O、；i!毒耋三重霎耋交耋垂；；冀i耋耋萝≤薹雩鲤喜太原理j一天学颧士疆究生学佼论文第一鬻文献综述1．1镁台金簿会1．1．1镁及镁合金的性质与分类镬的原子序数为12，在元索周期表中位于第3周期第2主族。电子结构为ls22s22p咚S2。镁静晶侮结构为密接六方。25℃时的晶珞零数洚a=O．3202nm，c=0．519911111。镁的一些重要物理参数见表1—1。镁最大的特点是低的密度，它怒常用结构树料中最轻的念属。表卜l鲍镁的一蓥秘理参薮“11ab．1-1ThephysicalparameterS0

4、fthepuremaZnesium熔点(℃)沸点(℃)燃烧热(KJ·Kg)熔化热(KJ·Kg)

5、65。11302502e368l密鹰(g·cm3)比热(j·(Kg·K)。)热导率【wKm·K)。】燕膨胀率(10。K-1)1．738102515525．0镁具有撰裹豹伲学活泼往，在潮浸大气、海拳等夯震中荔受腐蚀。在室温下，易与空气中的氧反成，在表面形成保护性的氧化膜，但由于氧化膜比较疏松，蕻耐蚀性很差。袭l一2是缝镁戆主要力学魏麓，簌表孛霹以番窭镁戆警瀑强度缀低，不能赢接用作结构材料，而是主蔡用于配制镁合金及其他合金。表l一2纯镁的力学性能Ⅲ11ab．

6、{*2下bemechan{c《p鞋)pe娃iesof{hopufemagnes泌m”’j袈塞抗拉屈服弹性伸长断面硬度强度模量濑收缩率(HBS)(MPa)(GPa)(％)铸态ll+52．5458930I蓑鬈20．09．04511．512．536太原理l：大学硕士研究生学位论文镁合金是目前最广泛使用的镁基材料，它不仅在纯镁的性能基础上大幅度改善了力学性能(见表1．3)，而且还保留和发挥了纯镁的主要优点12J：(1)轻量化：密度仅为铝的2／3，钢的l／4：(2)比强度高，刚性好：(3)吸震性好，耐冲击；(4)电磁屏蔽性好：(5)铸造性能良好；(6)热传导

7、性优良，散热性好；(7)切削性能良好；(8)是一种绿色金属，可再生口l。除上述特性外，镁合金还具有抗疲劳、无毒和优良的生物协调性等特点。表1—3镁合金的物理和力学性能【11Thb．1—3Physicalandmechanicalpropertiesofthemagnesiumalloy材料密度(g-cm。)熔点(℃)抗拉强度(Mpa)J茁服强度(Mpa)延伸窒(％)弹性模量(Gpa)比强太原理’I：大学硕七研究生学位论文一种有效方法是将基体涂覆，它可以在环境和金属之间提供一个屏障来保护基体，或者在基体表面形成一个抗化学腐蚀的薄膜。为了使涂覆层能提供

8、合适的腐蚀保护，涂覆层必须均匀、结合力好、无孔隙，并且在使用过程中当物理破坏出现时能够自愈合。镁合金的化学反应活性很高，一旦它与空气和水接触，就会在表面形成氧化物／氢氧化物的薄膜，这对涂覆层的粘合力和均匀性具有不利的影响，因此预处理工艺在镁及镁合金上获得良好的保护性涂覆层方面起着很大的作用。此外通过评估和避免其它的一些因素如不良的设计、熔渣的存在、表面污染、电池偶和不合适、不正确的表面防护也会明显降低镁合金使用时的腐蚀速率。1．1．3镁合金常用防护方法镁合金常用的防护方法有化学转化膜、电镀、阳极氧化膜、表面改性、有机物涂层和金属涂层等16J。化学转

9、化膜又称化学氧化法，是使会属工件与处理液发生化学反应，生成一层保护性钝化膜。化学转化膜提供了比自然形成保护膜更好的保护效果