AZ91D镁合金化学镀Ni-P（W）及无铬前处理的研究

论文摘要

镁合金被誉为二十一世纪的绿色工程材料,近年来在汽车、航空、通讯、电子、机械等领域得到广泛应用。但镁合金耐蚀性能较差是当前急需解决的科学问题。镁合金的防护措施在很大程度上决定了其应用前景,对其进行化学镀是提高镁合金耐蚀性的重要方法之一。传统化学镀的前处理由于采用对人体有害的六价铬和腐蚀性极强的HF而不符合当今社会追求环保、倡导绿色工艺的理念。故开发新型无铬前处理工艺具有深远的意义。本论文以应用较为广泛的AZ91D镁合金为研究对象,着眼于提高镁合金的耐蚀性能,研究了镁合金直接化学镀Ni-P及Ni-W-P层的制备工艺和镁合金化学镀的无铬前处理方法。在实验过程中,通过激光共聚焦显微镜（LSCM）和扫描电子显微镜（SEM）对镀层的形貌进行观察；通过XRD分析了镀层的结构；使用显微硬度计比较了不同成分镀层的硬度；使用极化曲线评价了镀层的耐蚀性。此外,还利用LSCM和SEM分析了置换镍层的形貌,利用时间-电位曲线选择了合适的浸镍时间。通过以上实验,得到如下的研究成果：（1）经过传统前处理工艺后,在AZ91D镁合金上直接化学镀Ni-P及Ni-W-P镀层,发现Ni-W-P镀层为晶态而Ni-P层为非晶结构,Ni-W-P层组织更细小、致密,硬度高,但由于自身结构所限其耐蚀性略低于Ni-P层。（2）经过250℃，50 min退火后,发现Ni-W-P层组织较未处理析出更多细小组织,其自腐蚀电位正移了150mV,相对于Ni-P层其自腐蚀电位正移了166mV,耐蚀性得以显著提高。（3）在保证原有工艺效果基本不变得前提下,通过浸镍法的引入,取代了传统工艺中的铬酸酸洗和HF酸活化过程,既简化了工艺又避免了环境污染。（4）通过喷砂工艺的引入提高了成品率及镀层与基体间的结合力,使得工艺变得高效、安全、稳定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 镁合金性能、特点及应用
• 1.1.1 镁合金的性能及特点
• 1.1.2 镁合金的应用
• 1.2 镁合金的腐蚀
• 1.2.1 镁合金腐蚀的分类
• 1.2.2 环境因素对镁合金腐蚀行为的影响
• 1.2.3 镁合金的防护
• 1.3 镁合金的化学镀
• 1.3.1 化学镀镍的基本原理
• 1.3.2 镁合金化学镀的研究进展
• 1.4 课题意义及研究内容
• 1.4.1 课题意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验原料与设备
• 2.1.1 镁合金材料
• 2.1.2 实验试剂
• 2.1.3 主要实验及检测设备
• 2.2 实验工艺流程
• 2.3 镀层的表征
• 2.3.1 镀层的形貌及成分分析
• 2.3.2 X射线衍射分析仪（XRD）
• 2.3.3 镀速的测定
• 2.3.4 化学镀镀层的极化曲线测定
• 2.3.5 镀层在10%HCl中浸蚀试验
• 2.3.6 镀层显微硬度的测定
• 第三章 AZ91D镁合金化学镀Ni-W-P及其后续热处理
• 3.1 AZ91D镁合金化学镀Ni-W-P体系的确定
• 3.1.1 试验部分
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.2 AZ91D镁合金化学镀Ni-W-P的后处理
• 3.2.1 试验过程
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 本章小结
• 第四章 AZ91D化学镀的无铬前处理
• 4.1 无铬前处理工艺的确定
• 4.1.1 实验过程
• 4.1.2 AZ91D镁合金化学镀层的性能检测
• 4.1.3 实验结果与分析
• 4.2 无铬前处理工艺的改进
• 4.2.1. 成品率比较
• 4.2.2 结合力的比较
• 4.2.3 镀层耐蚀性
• 4.3 无铬前处理条件下直接化学镀Ni-W-P
• 4.3.1 镀层表面形貌
• 4.3.2 镀层耐蚀性评价
• 4.3.3 镀层结合力评价
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢