az61镁合金化学镀镍及阳极氧化研究

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1、山东大学硕士学位论文AZ61镁合金化学镀镍及阳极氧化研究姓名：杨艳玲申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：杜爱玲20060517山东大学硕士学位论文摘要本文采用化学镀和阳极氧化两种方法来改善AZ61镁合金的表面性能。化学镀镍可以较大幅度的改善镁合金的硬度、耐腐蚀性，而阳极氧化适用于对硬度和耐蚀性要求不太高的环境下。本文的主要工作、研究方法和结果分别叙述如下。1．化学镀前处理研究镁合金化学活性高，在其上化学镀时需要对环境污染较大的前处理工艺和特定的镀液。本文采用全因子方法设计试验；对每个前处理步骤均选用多种工艺，并有针对性的提出了新的低污染的前处理工艺；通过不

2、同前处理试样上化学镀的结果判定前处理效果。研究结果表明，在本文提出的前处理工艺下所获得的化学镀镍层与文献中的前处理工艺下获得的镀层的硬度、耐蚀性相当，但此工艺不含高污染物cr03和HF。2．化学镀镍过程分析首先经试验确定了分析镀液成分的方法；然后采用确定的化学分析方法对镁合金的化学镀镍体系的镀液进行了跟踪分析检测；依据镀液检测及其他试验的结果综合分析了化学镀过程中的各类反应。试验结果和对化学镀过程的分析示出：化学镀镍正常进行时，次亚磷酸钠的有效利用率约为35％，与其他体系的有效利用率接近。这也说明镁基体上采用碳酸镍体系化学镀镍服从常规的次亚磷酸盐化学镀镍规律。到

3、镀液的第五使用周期时次亚磷酸钠的有效利用率下降到21．5％，故第四周期结束时需要及时补充新液或添加相应的有效成分以维持镀液的正常使用。此时累计的试样面积与镀液体积比例为2．4dm2．L～。3．化学镀镍层及其性能的分析与影响因素用X射线衍射分析了镀层的物相结构；用扫描电镜分析了镀层的微观形貌和成分；用维氏显微硬度仪测定了镀层的硬度；用电化学方法评价了镀层的耐蚀性；用金相显微方法检测了镀层的厚度。对镀层进行了较低温度的热处理。研究了化学镀过程中诸因素对上述各项检测结果的影响。XRD及SEM得到的信息表明，所获镀层磷含量在5．73％至8．58％之间，属于中磷镀层；镀层

4、是由微晶和非晶组成的混合体。次亚磷酸钠的有效利用率在35％左右的前四个镀液使用周期中，镀层中磷含量随镀液使用周期数里增长趋势，镀层中胞状物的大小呈减小趋势．镀层磷含量之所以增大，是由于镀液中pH值降低，生成磷的副反应加速所致。山东大学硕士学位论文在所研究的范围内，影响镀层硬度的工艺因素主要有镀液使用周期数、热处理和基体的表面租糙度。在前四个镀液使用周期中，镀层硬度呈降低趋势；热处理使镀层的硬度升高；机械抛光后可大幅度的提高镀层的硬度。以上现象的原因文中进行了分析，还有待于进一步验证。研究结果表明，镀层的厚度只与镀液的使用周期数和施镀时间有关。在相同的镀液使用周期

5、中，施镀时间越长，所得镀层越厚。镀液的使用周期数越小，相同时间内所得镀层也越厚。在镀液第二个使用周期中施镀lh所得镀层的厚度为20．O～22．5ttm，施镀2h所获镀层的厚度为32．5～37．51．tm。影响镁合金上化学镀镍层耐蚀性的因素主要有前处理、镀液使用周期。其中前处理对耐蚀性有很大影响，认为前处理后试样表面能形成无铬且均匀一致的覆盖膜是获得良好耐蚀性镀层的前提。经前处理222和254处理后所得镀层耐蚀性能比较高；经224前处理后由于试样表面沉积层不均匀且含铬、252前处理后试样表面形成两种镁化合物的不均匀沉积层，故化学镀后所得镀层就多缺陷，耐蚀性能相对较

6、差。镀液第五个使用周期中所获镀层多缺陷，与前四个周期中所得镀层相比耐蚀性差一些。4．镁合金上不良化学镀镍层的退除工艺利用均匀设计方法研究了镁合金基体上不良化学镀镍层的环保型电化学退除工艺。以退镀效果和重新可施镀性为指标得出适用的退镀方案：TUl浓度：209·L一；硝酸钠浓度：159·L一；TU2浓度：4．Og·L-t；电流密度：O．35A·till-z．5．AZ61镁合金的阳极氧化用正交试验方法对镁合金的碱性阳极氧化工艺进行了优化研究；并对优化条件下所获氧化膜进行了性能和物相分析。该工艺所需电压低于8V，电解液中不含铬和氟，环保无毒。在最优化条件下获得的氧化膜为

7、草绿色，膜层硬度和耐蚀性相对于基体都有了很大的提高。膜层主要成分是MgCOH)2、MgSi03、Mgo．36A12．4404等，各成分的致密度系数均大于l，从而使氧化膜具有较好的耐蚀性。本文中以下几点未见文献报道，具有一定的创新性：提出了XS一1方法来代替典型的铬酸酸洗、氟化氢活化的常规前处理工艺：镀液及其他成分分析表明次亚磷酸钠在正常化学镀时的有效利用率为35％左右；利用均匀设计法得到了适用的环保型退除工艺；获得了优化的低污染的镁合金碱性阳极氧化方法．关键词：镁合金化学镀镍前处理耐蚀性硬度阳极氧化山东大学硕士学位论文ABSTRACTThisdissertati

8、onwasaimedat