6063铝合金高压阳极氧化及中温直接化学镀镍的研究

论文摘要

铝合金是目前较轻的金属结构材料,具有许多优异的性能,在汽车、电子、航空等领域具有广阔的商业应用前景。然而,由于铝的化学性质活泼,在干燥空气中的易被氧化形成氧化膜,抗腐蚀性能差,同时其自身还存在硬度低和耐磨性差等缺点。为了克服铝合金表面性能方面的缺点,表面处理技术是非常重要的一环,用以解决或提高防护性、装饰性和功能性三大方面的问题,本文主要研究高压阳极氧化和直接化学镀镍两种常用的铝合金表面处理工艺。本文的6063铝合金高压阳极氧化电压范围选择在180～380 V,为比较在高压阳极氧化条件下不同电解液体系中碱性含氧酸盐对6063铝合阳极氧化膜层厚度及氧化时间的影响,将6063铝合金在Na2SiO3、Na2HPO4、NaAlO2三种电解液体系中阳极氧化制备出氧化膜。结果表明：（NaPO3）6能延长6063铝合金直流高压阳极氧化的氧化时间,提高膜层的硬度,但同时也会使膜层变得粗糙,气孔变粗大,耐酸性下降；适宜浓度的Na2WO4能提高膜层的厚度、硬度、耐磨性和耐酸性,过高浓度的Na2WO4会使电解液变浑浊,影响体系稳定；3A·dm-2的电流密度下,比较适合6063铝合金直流高压阳极氧化的电解液体系为Na2SiO3体系,具体配方为：KOH 2 g·dm-3, Na2SiO3 15g·dm-3,C4H4O6Na2适量,添加剂为（NaPO3）6和Na2WO4,两者适宜浓度均为5 g·dm-3,按1：1的比例复配加入能得到致密的高耐蚀的阳极氧化膜层。在直接化学镀镍方面,为了实现6063铝合金在中温（70℃）条件下直接化学镀镍,在化学镀液液中加入了活化剂（含氟化合物）并对主络合剂进行了调整。研究结果表明：活化剂是一种腐蚀介质,它的加入会使基体的电极电势出现负移,适宜浓度（2～4 g·dm-3）的活化剂可以加快化学诱发沉积镍的速度,实现6063铝合金在中温条件下直接化学镀镍,提高沉积速度,改善镀层的综合性能。但过高浓度（>4 g·dm-3）的活化剂会对镀层产生严重的腐蚀作用。采用氨基乙酸为主络合剂,能明显改善镀层的耐蚀性能,提高了镀层在腐蚀介质中腐蚀电势,降低了腐蚀电流,镀层的耐色变性也得到了明显的提高。化学镀镍的沉积速度随氨基乙酸质量浓度的增加而下降。活化剂浓度为2 g·dm-3,氨基乙酸浓度为8 g·dm-3时,能得到的综合性能好的Ni-P镀层。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铝及铝合金的特性与应用
• 1.1.1 铝合金的分类与特点
• 1.1.2 铝及铝合金的生产
• 1.1.3 铝及铝合金的应用
• 1.2 铝合金阳极氧化工艺研究
• 1.2.1 铝合金普通阳极氧化研究进展
• 1.2.2 铝合金的微弧氧化研究进展
• 1.2.3 铝合金的高压阳极氧化的意义
• 1.3 铝合金的化学镀镍工艺研究
• 1.3.1 铝合金化学镀镍的应用
• 1.3.2 铝合金化学镀镍预处理工艺研究进展
• 1.3.3 铝合金直接化学镀镍工艺研究进展
• 1.3.4 铝合金中温直接化学镀镍的意义
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 6063铝合金在碱性含氧酸盐中高压阳极氧化
• 2.1 实验材料和方法
• 2.1.1 实验材料与仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 电解液体系配方
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 实验现象
• 2.2.2 碱性含氧酸盐对氧化时间和膜层厚度的影响
• 2.2.3 碱性含氧酸盐对膜层耐蚀性和微观形貌的影响
• 2.3 小结
• 第3章 活化剂对6063铝合金中温直接化学镀镍的影响
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 前处理与化学镀镍工艺
• 3.1.3 镀液和镀层性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 活化剂对化学镀镍过程的影响及作用机理分析
• 3.2.2 活化剂对镀层性能影响的作用机理分析
• 3.3 小结
• 第4章 络合剂对6063铝合金中温直接化学镀镍的影响
• 4.1 乳酸对6063铝合金中温直接化学镀镍的影响
• 4.1.1 乳酸的加入对镀速的影响
• 4.1.2 乳酸的加入对镀层性能的影响
• 4.1.3 不同浓度的乳酸的加入对镀层性能作用机理的分析
• 4.2 柠檬酸对6063铝合金中温直接化学镀镍的影响
• 4.2.1 柠檬酸的加入对镀速的影响
• 4.2.2 柠檬酸的加入对镀层性能的影响
• 4.2.3 柠檬酸的加入对镀层性能作用机理的分析
• 4.3 氨基乙酸对6063铝合金中温直接化学镀镍的影响
• 4.3.1 氨基乙酸的加入对镀速的影响
• 4.3.2 氨基乙酸的加入对镀层性能的影响
• 4.3.3 氨基乙酸的加入对镀层性能作用机理的分析
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
• 致谢