镁合金AZ31镀前置换膜工艺研究

论文摘要

镁合金由于比重小、良好的机械加工性能等优点,应用日益广泛,但是镁合金的耐腐蚀性差。化学镀镍层具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能,由于镁合金化学活泼性非常高,当接触空气时表面会迅速形成一层氧化膜,因此化学镀前需要进行特殊的预处理才能得到结合力良好的镀层。目前对于镁合金的预处理方法都很繁琐而且由于镁合金与镀层间的强烈电偶作用使镀层的结合力并不理想。本文首先探索在镁合金AZ31表面进行Ni、Cu、Fe、Co和Ni-Co、Ni-Cu、Ni-Fe、Ni-Zn的置换,并通过正交实验确定各种置换膜的最佳工艺条件。在确定的各置换膜上进行化学镀,用热震实验和锉刀实验确定结合力最好的置换膜,最佳置换膜工艺条件为：CuSO4·5H2O:5g/L；十二烷基磺酸钠：100mg/L；pH=5.3；t=1min.然后研究铜置换膜的形成过程,并对后续镀层进行表面形貌、硬度、耐腐蚀性、自腐蚀电位的测试,得到如下结论：（1）通过扫描电镜研究了铜置换膜的生长过程,开始是随机生长的小颗粒,然后以这些小颗粒为中心向四周生长,最后完全覆盖镁合金表面,但是铜置换膜并不均匀。（2）有铜置换膜的化学镀镀层的自腐蚀电位比没有置换膜镀层的提高了大约0.9V,说明铜置换膜能够明显地提高镀层的自腐蚀电位。（3）在化学镀层厚度都达到30μm的情况下,没有进行置换的试片在盐雾实验箱中只有5h就发生腐蚀。但是有铜置换膜的试片10h发生腐蚀,说明铜置换膜能有效地提高镀层的耐腐蚀性。（4）镀层显微表面形貌呈现典型的胞状形态特征,不存在明显的表面缺陷,镀层均匀平整致密,在组织结构上保证了镀层具有良好的耐腐蚀性能。（5）进行置换铜的化学镀镀层硬度为530HV,没有进行置换铜的化学镀镀层硬度为520HV,铜置换膜对镀层的硬度没有明显影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 镁及镁合金的性质
• 1.1.1 纯镁
• 1.1.2 镁合金
• 1.2 镁合金应用
• 1.3 镁及镁合金的腐蚀
• 1.3.1 镁的腐蚀反应
• 1.3.2 镁合金的腐蚀反应
• 1.3.3 镁合金自然腐蚀的电化学原理
• 1.4 镁合金的防护
• 1.4.1 镁合金的电镀
• 1.4.2 镁合金有机涂层
• 1.4.3 阳极氧化
• 1.4.4 微弧氧化
• 1.4.5 离子注入和激光表面改性
• 1.4.6 化学镀
• 1.4.7 化学转化膜
• 1.5 本课题的研究目标及主要内容
• 第二章 实验原理及方案
• 2.1 实验原理
• 2.2 实验材料
• 2.3 前处理工艺及实验流程
• 2.3.1 前处理工艺
• 2.3.2 实验流程
• 2.4 化学镀液配方及工艺参数
• 2.5 化学镀NI-P镀层的检测
• 2.5.1 镀层硬度测定
• 2.5.2 镀层结合力测试
• 2.5.3 中性盐雾试验
• 2.5.4 电化学试验
• 2.5.5 金相显微镜观察表面形貌
• 2.5.6 扫描电子显微镜分析
• 2.6 镁合金AZ31化学镀镍后处理工艺
• 第三章 镁合金AZ31镀前处理工艺研究
• 3.1 单金属置换膜配方及工艺的研究
• 3.1.1 镍金属置换膜
• 3.1.2 钴金属置换膜
• 3.1.3 铁金属置换膜
• 3.1.4 铜金属置换膜
• 3.2 合金置换膜配方及工艺的确定
• 3.2.1 超声波对置换膜的影响
• 3.2.2 pH值对置换膜的影响
• 3.2.3 Ni-Co合金置换膜
• 3.2.4 Ni-Zn合金置换膜
• 3.2.5 Ni-Cu合金置换膜
• 3.2.6 Ni-Fe合金置换膜
• 3.3 最佳置换膜的选择
• 3.4 镁合金AZ31前处理工艺的确定
• 第四章 实验结果与讨论
• 4.1 极化曲线
• 4.2 盐雾实验
• 4.3 扫描电镜分析
• 4.3.1 铜置换膜的形成
• 4.3.2 镀层形貌观察
• 4.4 镀层硬度的测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢