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镀液及工艺参数对镁合金化学镀Ni-P的影响研究

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第1章绪论

1.1引言

1.2镁合金的表面处理方法及其发展趋势

1.2.1化学转化膜处理

1.2.2阳极氧化处理

1.2.3微弧氧化

1.2.4金属涂层

1.3化学镀技术的特点

1.4化学镀镍溶液组分的剖析

1.4.1主盐

1.4.2还原剂

1.4.3络合剂

1.4.4缓冲剂

1.4.5加速剂

1.4.6其他添加剂

1.4.7稳定剂

1.5镁合金化学镀镍的应用前景

1.6镁合金化学镀镍的研究现状及存在的问题

1.6.1镁合金化学镀镍的研究现状

1.6.2镁合金化学镀存在问题及研究方向

1.7本论文的研究内容

第2章实验条件及方法

2.1实验方法

2.1.1实验材料

2.1.2实验仪器和设备

2.1.3镀液配制方法

2.1.4工艺流程

2.1.5化学镀装置

2.1.6化学镀工艺

2.2测试方法

2.2.1化学镀镍液镍含量的测定

2.2.2镀层硬度测定

2.2.3镀层耐蚀性测定

2.2.4镀层结合力测定

2.2.5孔隙率测定方法

2.2.6化学镀镍磷镀层沉积速度的测定

2.2.7镀层微观形貌及组织结构分析

2.2.8化学镀液稳定性评价

2.3本章小结

第3章镁合金化学镀镍工艺研究

3.1化学沉积NI-P合金镀层的基本原理

3.1.1化学沉积Ni-P合金镀层工艺的理论基础

3.1.2化学镀镍的热力学分析

3.2预处理工艺研究

3.2.1碱洗

3.2.2酸洗

3.2.3活化

3.2.4失重分析

3.3施镀工艺研究

3.3.1主盐和还原剂浓度对镀速的影响

3.3.2络合剂对镀速和镀液稳定性的影响

3.3.3 pH值对镀速和镀液稳定性的影响

3.3.4温度对镀速和镀液稳定性的影响

3.3.5稳定剂浓度对镀液稳定性及镀速的影响

3.5本章小结

第4章镁合金化学镀镍液老化规律性研究

4.1实验方法

4.1.1化学镀液的周期使用过程

4.1.2镀液稳定性的测定

4.2结果与讨论

4.2.1镍沉积速度与镀液使用周期的关系

4.2.2镀液稳定性与镀液使用周期的关系

4.2.3镀液使用周期对氟化物沉淀的影响

4.2.4沉淀对镀液稳定常数及镍沉积速度的影响

4.2.5沉淀对镀层质量及施镀过程的影响

4.3本章小结

第5章镁合金化学镀镍层的结构与性能分析

5.1镀层的形貌

5.3镀层的X射线衍射图谱

5.3.1镀态下的Ni-P合金X射线衍射图像

5.3.2热处理温度对Ni-P合金镀层组织结构的影响

5.4热处理温度对NI-P合金镀层硬度的影响

5.5镀层孔隙率

5.6镀层结合力

5.7镀层耐蚀性

5.8本章小结

第6章镁合金化学镀镍的相关机理探讨

6.1镀液稳定性机理的探讨

6.2化学镀镍机理探讨

6.3本章小结

结论

参考文献

致谢

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摘要

镁合金化学镀镍作为一种优良的表面处理技术,不仅可以获得较高的耐蚀性和耐磨性,而且能够在形状复杂的铸件上得到厚度均匀的镀层,近年来得到广泛的重视和应用。本文在传统镁合金化学镀镍方法的基础上,对镀液成分和操作条件进行改进,制备出了与基体结合牢固,耐腐蚀性能优异的化学镀镍层。通过用金相、显微硬度、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)等手段分析了化学镀镍层的组织结构以及热处理对镀层性能的影响,并对镀液稳定机理和化学镀镍机理作了初步探讨。结果表明: 1.镁合金在碱性除油和活化阶段由于表面Mg(OH)2和MgF2膜层的形成,受到的腐蚀很小。不同配方的酸性浸蚀溶液可以得到不同的腐蚀程度和表面形貌。配方2(CrO3+HNO3)腐蚀速度为11.8~12.5μm/min,存在明显相界腐蚀。配方1(CrO3+KF)腐蚀速度为0.4~0.6μm/min,无明显相界腐蚀,因此酸洗应选用配方1。 2.主盐、还原剂、络合剂、pH值、温度对镀速和镀液的稳定性有很大的影响,实验结果表明最佳的碱式碳酸镍的浓度为10g/L,次亚磷酸钠浓度为20g/L,单独使用柠檬酸作络合剂的最佳用量为5g/L;镀液的pH值最佳范围在6.3~6.7,温度控制在78~82℃之间,就能比较好的兼顾镀速和镀液稳定性。 3.稳定剂是镀液稳定的主导因素,本实验对硫脲安全的范围是0.5~1mg/L,硫脲的最适宜的值是0.75mg/L。 4.随镀液使用周期的增加,镍沉积速度与镀液稳定常数下降。镀液使用超过3周期时,稳定性与沉积速度快速下降,其原因与镀液中出现沉淀有关。 5.热处理对镀层组织结构有重要的影响,随着加热温度的提高,镀层的X射线衍射峰逐渐尖锐,衍射强度不断增大。镀层由非晶态到晶态转变,最终的平衡相都是面心立方的Ni晶体和体心立方的Ni3P化合物两相组织。 6.Ni-P合金镀层硬度受热处理温度的影响较大。热处理温度在300℃以下硬度略有变化,硬度值在600HV左右;到350℃时,镀层中析出第二相Ni3P,使硬度大大增加,并于400℃硬度达到最大值,约为1038HV。 7.不论镀层是否晶化,热处理均不改变孔隙率;化学镀层的浓硝酸腐蚀实验表明化学镀层的耐蚀性良好;利用热震实验和锉刀实验评价镀层的结合力,实验结果表明镀层的结合力良好。

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