ZM6镁合金表面化学镀镍试验研究

论文摘要

本文以铸造镁合金（ZM6）表面处理为研究对象,通过优化预处理工艺,探索出两种适用于ZM6镁合金的化学镀镍工艺。采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、带能谱分析的扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、光电子能谱仪（XPS）等实验仪器以及电化学实验等测试手段和分析方法,研究了预处理工艺以及预处理层和化学镀镍层的生长过程,并得出以下结论：1)在工艺为碱洗—酸蚀—浸锌—镀镍条件下,通过优化酸蚀液配方改善镀镍层性能。酸蚀工艺为CrO3 10 g/L+HNO3 10 ml/L,室温下操作60 s,该酸蚀层不参与浸锌反应且可保护镁合金不受进一步腐蚀。2)采用碱洗—酸蚀—浸锌—镀镍工艺得到的镀镍层均匀致密,厚度达62μm,镀速约为传统化学镀镍的三倍；镀层磷质量分数为9.7wt.%,属于高磷镀层；镀层耐蚀性较基底明显提高,腐蚀电位正移1075 mV,腐蚀电流降低两个数量级,Rct约为基底的38倍,镍层耐盐雾时间达到158 h；镀层结合强度大于12MPa;ZM6基底经镀镍后抗拉强度、屈服强度分别下降12%和5%,伸长率也略有下降；镀镍层耐湿热性良好,耐霉菌性能达到一级。3)基于环保和简化工艺流程考虑,减少酸蚀工序,在碱洗—浸锌—镀镍工艺条件下,通过优化浸锌工艺来改善镀层性能。其中浸锌溶液中加入Sn2+,Sn抑制Zn在第二相上的择优生长,获得了均匀的Zn分布,浸锌层在生长过程中逐渐变得细致。4)采用碱洗—浸锌—镀镍工艺得到的镀镍层均匀致密,厚度达8.7μm,磷质量分数为9.3wt.%；自腐蚀电位较基底正移781 mV,腐蚀电流较基底降低一个数量级。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 镁及镁合金
• 1.2.1 镁合金的性能特点
• 1.2.2 镁合金的分类及应用
• 1.2.3 ZM6镁合金简介
• 1.3 镁合金腐蚀
• 1.3.1 镁合金的腐蚀特点
• 1.3.2 镁合金腐蚀的基本类型
• 1.4 镁合金常用表面防护技术
• 1.4.1 化学转化膜
• 1.4.2 阳极氧化
• 1.4.3 金属镀层
• 1.4.4 有机物涂装
• 1.5 镁合金化学镀镍
• 1.5.1 化学镀镍原理
• 1.5.2 镁合金化学镀镍方法
• 1.6 选题意义及研究内容
• 第二章 实验方案与过程
• 2.1 工艺路线图
• 2.2 材料制备
• 2.3 组织观察及成分分析
• 2.3.1 光学显微组织分析（OM）
• 2.3.2 X射线物相分析（XRD）
• 2.3.3 扫描电镜分析（SEM）
• 2.3.4 透射电镜分析（TEM）
• 2.3.5 光电子能谱分析（XPS）
• 2.4 性能检测
• 2.4.1 耐蚀性测试
• 2.4.2 结合力及孔隙率测试
• 2.4.3 力学性能测试
• 2.4.4 湿热实验
• 2.4.5 霉菌实验
• 第三章 基于酸蚀工艺优化的ZM6镁合金化学镀镍研究
• 3.1 ZM6镁合金显微组织
• 3.2 酸蚀液配方选择
• 3.3 预处理层分析
• 3.3.1 形貌观察
• 3.3.2 XPS分析
• 3.3.3 XRD分析
• 3.4. 镀镍层形貌分析
• 3.4.1 镀镍层生长过程
• 3.4.2 镀层截面形貌
• 3.5. 镀镍层性能评价
• 3.5.1 镀镍层耐蚀性
• 3.5.2 结合力及孔隙率测试
• 3.5.3 力学性能
• 3.5.4 湿热实验
• 3.5.5 霉菌实验
• 3.6 结论
• 第四章 基于浸锌工艺优化的ZM6镁合金化学镀镍研究
• 4.1 浸锌液配方
• 4.1.1 主盐与配位剂比例
• 4.1.2 浸锌温度
• 4.1.3 浸锌时间
• 4.2 浸锌层生长过程
• 4.3 镀层形貌分析
• 4.3.1 镀镍层生长过程
• 4.3.2 镀镍层截面形貌
• 4.4 镀层性能评价
• 4.4.1 镀镍层耐蚀性
• 4.4.2 结合力及孔隙率测试
• 4.5 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表相关论文及参与的科研项目