纳米晶镁合金表面化学镀Ni-P合金镀层的研究

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镁合金由于具有密度低,比强度、比刚度、比弹性模量高,铸造性能、切削性能好等优点受到人们的极大关注,但是其耐蚀性差极大地限制了其在大规模民用工业方面的广泛应用。目前人们采用多种表面处理方法来改善镁合金的耐蚀性,已经取得了一定的进展。其中,化学镀良好的仿型性和较强的工艺技术适应性的特点是其他方法所不具备的。近年来,国内外对镁合金化学镀展开了大量的研究,施镀工艺不断简化,镀层质量不断提升。各种研究集中于通过改善施镀工艺及后续处理来改善镁合金耐蚀性。但是镁合金基体化学镀Ni-P合金镀层属于阴极镀层,孔洞等缺陷的存在会严重加速镁合金基体的腐蚀,而铸态镁合金本身会不可避免地存在孔洞,而化学镀是对工件表面的一个完整复制,包括缺陷,并且化学镀过程本身也可能产生缺陷。所以,要提高Ni-P镀层的耐蚀性,需要从基体入手,减少基体表面缺陷。本文通过多次反复试验,优选出最佳化学镀工艺方案,获得了外观良好、厚度均匀,耐磨耐蚀性能均优异的镀层。并通过对基体镁合金表面进行纳米化处理,细化基体晶粒,减少基体缺陷,提高基体表面质量,以进一步提高镁合金表面Ni-P镀层的耐蚀性。另外,本文还系统研究了热处理对纳米晶镁合金表面Ni-P合金镀层的影响。主要得到了以下结论:1、通过试验,选择了一个成本低廉、操作简单且可以得到优质镀层的化学镀工艺方案:NiSO4·6H2O16g/L;NaH2P02·H2014g/L;CH3COONa13g/L;NH4HF8g/L;HF(40%)12ml/L;硫脲0.001g/L;PH6.44-0.2;温度80±2℃。2、该化学镀工艺得到的Ni-P镀层为典型的胞状结构,晶胞致密、大小均匀,均在20-30μm,无明显缺陷。含磷量都在5%-8%之间,为中磷镀层。热处理过程中,镀层的表面形貌没有发生明显变化。3、纳米化处理后的镁合金表面化学镀过程中,镀速一开始要明显慢于粗晶的镁合金。这是因为在表面形核阶段,比表面积更大的纳米晶镁合金遭遇到了更大的阻力。而在形核长大阶段,纳米晶镁合金的活化点更多,镀速更快,镀层厚度也更大。4、镁合金基体表面的Ni-P镀层硬度为427HV,而纳米晶镁合金表面的Ni-P镀层的硬度达到了689HV,表现出了很高的硬度。经热处理后,镀层的硬度又得到了更进一步的提升,尤其是300℃热处理后,硬度达到了1130HV。硬度的提升使得镀层的耐磨性能也得到了大幅提升,且摩擦系数也相应略有减小。5、镁合金纳米化后耐蚀性能有所降低,然而经纳米化处理后的镁合金基体表面Ni-P镀层的耐蚀性能提高了。热处理后,镀层的耐蚀性能略有降低,且随着热处理温度的升高,耐蚀性能越来越差。
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