AZ91D镁合金电镀前处理工艺的研究

论文摘要

镁合金是工业金属结构材料中最轻的材料,价格低廉,易于回收再利用。它具有比强度高、减震性好等特点。在航空工业、汽车工业、电子通讯工业等有广泛的应用。由于镁合金耐蚀性较差,因此选择适当的表面处理工艺以增强镁合金的耐蚀性具有重要的现实意义。然而,由于镁合金活性高,很难直接电镀或化学镀,因此在电镀前要进行适当的前处理工艺。首先,本论文在研究传统工艺的基础上,对两种镁合金电镀前处理方法,即浸锌法和化学镀镍法进行了分析,分别考查了各自的影响因素。其次,通过霍尔槽实验、孔隙率实验、结合力实验等对镀铜工艺相关性能进行研究,筛选出适当的配方。最后,对基于化学镀镍前处理方法获得的镍-双铜（焦磷酸镀铜及酸性镀铜）进行了相关的性能测试。研究结果表明:（1）要得到良好的镀层,酸洗及活化对基体的腐蚀程度不宜过大,且形成的底层必须无孔,否则进一步进行电镀或化学镀时会产生更多的孔隙,难于获得均匀的镀层。（2）复合组分的酸洗活化液（C2H2O4·2H2O +NaF）的酸洗活化效果明显好于单一组分（C2H2O4·2H2O）,酸洗活化的温度以常温为宜,最佳酸洗活化工艺:12 g/L C2H2O4·2H2O, 50 g/L NaF,温度为2535℃,时间为60s300s。浸锌液中的NaF和Na2CO3对镁合金浸锌效果有重要影响,二者缺一不可;变温浸锌获得的浸锌层效果优于恒温浸锌,最佳浸锌温度为30℃变温到40℃;浸锌时间以10min到15min为宜。（3）酸洗活化会引起镁合金析氢,氢在镁合金化学镀镍自催化过程起到关键作用,它对化学镀镍镀速、镀层情况影响很大。析氢量严重则引起镀速快,镀层结合力差,镀液自发分解等。最佳化学镀镍前处理工艺流程为:电解抛光(2530 g/L Na2CO3,2025 g/L Na3PO4T:65℃,DA/A·dm-2:8090,t:12min)→热水洗→冷水洗→电解除油(1412g/L H2SO4,8886 g/L H3PO4T:7080℃,DA/A·dm-2:1520,t:23min)→热水洗→冷水洗→酸洗（24ml/L H2SO4,78ml/L HNO3T:室温,t:12min）→热水洗→冷水洗→活化（375ml/L HF,T:室温,t:1020s）→冷水洗→化学镀镍。（4）通过霍尔槽实验研究表明,焦磷酸盐镀铜显示出良好的性能,最佳镀铜配方为60g/L Cu2P2O7, 300g/L K4P2O7·3H2O, 40 g/L K2HPO4·3H2O, 0.2 g/L植酸, 40 g/L C4H4O6KNa·3H2O, 0.050.1 g/L香兰素,T:50℃, pH=7.89。（5）对经过酸洗-活化-化学镀镍-镀双铜过程得到的多层镀层进行孔隙率和结合力实验,显示孔隙率大大降低,热震实验20多次任无起皮鼓泡现象,镀层具有非常好的结合力。最后获得的酸铜镀层表面均匀、光亮,可在其上电镀其他金属镀层。（6）该论文是大连市科学技术局项目（No.2007A10GX122）的研究成果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 镁及镁合金的性质
• 1.1.1 镁的性质
• 1.1.2 镁合金的性质
• 1.2 镁合金的应用
• 1.3 镁合金改性工艺
• 1.4 镁合金前处理工艺
• 1.4.1 碱洗
• 1.4.2 酸性浸蚀
• 1.4.3 活化
• 1.4.4 镁合金浸锌工艺
• 1.4.5 电镀锌工艺
• 1.4.6 镀铝工艺
• 1.4.7 磷化前处理工艺
• 1.4.8 直接化学镀镍
• 1.5 镁合金镀铜工艺
• 1.6 本论文的研究内容和创新之处
• 第2章 传统浸锌工艺电镀前处理的对比分析
• 2.1 验证实验
• 2.1.1 实验材料及仪器
• 2.1.2 工艺评价测试方法
• 2.2 DOW 浸锌工艺验证实验
• 2.2.1 DOW 浸锌工艺
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.3 Norsk-Hydro 浸锌工艺验证实验
• 2.3.1 Norsk-Hydro 浸锌工艺
• 2.3.2 验证实验
• 2.3.3 结果与讨论
• 2.4 WCM 浸锌工艺验证实验
• 2.4.1 WCM 浸锌工艺
• 2.4.2 验证实验
• 2.4.3 结果与讨论
• 2.5 三种浸锌工艺的优劣比较及原因分析
• 第3章 镁合金浸锌前处理工艺研究
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验工艺流程及配方
• 3.1.3 性能检测方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 酸洗活化
• 3.2.2 浸锌
• 3.3 结论
• 第4章 镁合金化学镀镍前处理工艺研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验工艺流程及配方
• 4.1.3 实验结果评价方法
• 4.2 实验结果及讨论
• 4.2.1 弱析氢对化学镀镍的影响
• 4.2.2 一般析氢对化学镀镍的影响
• 4.2.3 严重析氢对化学镀镍的影响
• 4.3 机理解释
• 4.4 结论
• 第5章 镁合金电镀铜工艺及影响因素
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验仪器
• 5.1.2 实验材料及药品
• 5.1.3 实验方法
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.2.1 配方一不同主盐浓度下镀液性能的比较
• 5.2.2 配方二不同主盐浓度下镀液性能的比较
• 5.2.3 配方三不同主盐浓度下镀液性能的比较
• 5.2.4 配方四的镀液性能
• 5.2.5 最优镀铜配方
• 5.3 小结
• 第6章 镁合金电镀工艺
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 实验仪器
• 6.1.2 性能测试
• 6.1.3 实验配方及工艺条件
• 6.2 实验结果
• 6.2.1 表面形貌试验结果
• 6.2.2 孔隙率实验结果
• 6.2.3 耐蚀性实验结果
• 6.2.4 结合力实验结果
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢