PDF《AZ91D 镁合金表面化学转化处理及镀镍》

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paper.edu.cn -1- AZ91D 镁合金表面化学转化处理及镀镍 徐洋,邱星武,任鑫 辽宁工程技术大学材料科学与工程系 辽宁阜新 (123000) E-mail:[email protected] 摘要:本文以 AZ91D 合金为研究对象,对其进行直接化学镀镍、锡酸盐化学转化处理以 及在形成锡酸盐化学转化膜的镁合金表面进行化学镀镍.通过扫描电子显微镜、盐雾实验、 显微硬度测量等实验方法分析经化学转化处理及镀镍后镁合金的表面形貌、 防腐能力以及镀 层硬度.实验结果表明:转化膜与基体结合良好;

化学转化膜的存在可避免镀镍层失效后发 生强烈的电偶腐蚀,增加镀层的耐腐蚀性能;

转化膜上沉积的镍层镀镍层具有较高的显微硬 度可以对镁合金基体起到良好的防护作用. 关键词:镁合金,耐腐蚀,化学转化膜,化学镀镍 中图分类号:TQ153.2 1.引言 化学镀镍是用还原剂(如亚磷酸钠)从水溶液中将镍离子还原为金属镍,并沉积到制件 表明的一种方法[1] .沉积的镍对还原反应也起到催化作用,因而可以使还原反应自动维持下 去,直到达到需要的厚度.零件取出,由于失去还原剂,反应就会停止.在化学镀镍过程中, 还原剂也被还原,共同沉积到零件上,因此镀层为二元合金.控制工艺参数,还可以改变镀 层合金元素磷的含量. 作为一种功能性镀层,镁合金上进行化学镀镍的应用前景非常光明,如通信卫星上使 用的行波管的发射器、顶部收集器、基板等材料都是镁合金,它们要求施加耐蚀性、钎焊性 良好,并且在高温条件下长时间不降解的化学镀镍层[2~3] .如果镁合金的化学镀镍能够满足 这些使用要求,必将会有更为广阔的应用前景.根据目前的发展趋势,镁合金化学镀镍 研 究必将随着镁合金的应用而日益受到重视. 镁合金的化学转化处理是指将工件浸入一定成分的溶液中,通过表层金属的自身转化 生成某些氧化物或盐类使表面得以钝化[4] ,除了提高耐腐蚀性能以外,转化膜也可以作为涂 层的基底.目前的化学转化处理主要采用以锡酸盐、磷酸盐、高锰酸盐和重铬酸盐作为成膜 剂;

利用稀土盐溶液对镁合金进行化学处理也有报道. 由于锡酸盐化学转化处理的工艺简单、 成膜容易、膜层质量好、溶液无毒,所以其有着非常光明的应用前景. 本文主要针对镁合金耐腐蚀性能差的特点,选择目前汽车行业应用较多的 AZ91D 合金 为研究对象, 探索了镁合金的防护措施, 主要从镁合金化学镀镍和化学转化处理两方面进行 了研究.尝试了直接化学镀镍和锡酸盐转化膜上化学镀镍两种工艺,并比较其耐蚀性、显微 硬度、表面形貌,以期获得一个较佳的工艺,这对于推广镁合金的产业化具有重大的意义和 应用价值. 2.实验材料及实验方法 2.1 实验材料 本实验采用的基体材料是 AZ91D 铸造镁合金,成分为 Al9wt%、Zn1wt%,余量为 Mg. 2.2 直接化学镀镍 样品尺寸为 10mm*10mm*3mm.用水磨砂纸从 400grit 依次打磨至 1200grit,以保证其 基底具有相同的表面粗糙度;

然后在丙酮内清洗 5min,备用.化学镀镍的前处理工序为: http://www.paper.edu.cn -2- 除油→碱洗→酸洗→活化→化学镀(各步之间水洗) . 除油的目的在于清除工件表面的污垢,溶液成分为丙酮,室温下除油

10 min.对于除油 效果的检验,采用肉眼观察,若整个基体表面亲水,无水珠及不浸润的地方,则认为除油合 格. 水洗工序进行的好坏对于能否设计出一个好的工艺流程是很重要的, 应避免在使用过的 水洗液中重复漂洗的现象出现.本实验采用的水洗液是蒸馏水. 酸洗和活化采用 ASTM B480-88[5] 给出的方法,溶液成分和操作条件见表 1. 表1ASTM B480-88 前处理溶液成分和操作条件 Table