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镁合金化学镀镍工艺研究

作　者: 胡荣
导　师: 邵忠财
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 镁合金腐蚀化学镀镍工艺研究镀层性能
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

镁合金可广泛地应用于航空航天、汽车、电子电器、国防军工等领域,但其耐蚀性很差,限制了它的应用范围。采用化学镀镍技术可以解决这一问题。本文先从最简单的化学镀镍配方出发,采用腐蚀失重法研究了镀液对镁合金的腐蚀,发现镀液的pH值、温度、硫酸根离子、镍离子对镁合金的腐蚀较大;而镁合金在蒸馏水和次磷酸钠溶液中的腐蚀较小。并在此研究基础上,研究了三种镁合金直接化学镀镍工艺。第一种工艺为镁合金的前处理研究,通过对比试验确定了酸洗和活化配方.采用SEM、XRD、电化学工作站对镀层进行了测试与分析,结果发现:所得镀层均匀细致,其主要成分为镍磷非晶态结构,镍磷合金镀层的腐蚀电位较镁合金基体高出1.1V,腐蚀电流明显下降。第二种工艺采用Ni(OH)2为镁合金化学镀镍液的主盐,通过单因素试验和正交试验,确定了该镀种的最佳配方。采用SEM、EDS对化学镀镍的初期生长过程进行了检测与分析,初期生长过程可分为两个阶段,第一阶段主要为镍离子与镁发生置换反应,该阶段反应的活化能为103.3KJ·mol-1,第二阶段为镍磷合金共沉积反应,该阶段的活化能为78.3KJ·mol-1。结合力试验和截面形貌检测发现镀层不起皮、不脱落、结合力良好。镀液周期试验表明:当Ni(OH)2以乳酸助溶时,周期可达到2;以氢氟酸助溶时,周期可达到4。第三种工艺是在硫酸镍为主盐的镀液中添加镁合金的缓蚀剂,采用缓蚀率评定法,对缓蚀剂进行了筛选,并采用正交试验确定了镀液配方。采用SEM、EDS对化学镀镍的初期生长过程进行了观测和分析,在化学镀镍初期,缓蚀剂对镁合金起缓蚀作用的同时,镍离子也与镁发生置换反应,并为化学镀镍提供了活性中心,二者是同时进行的,当施镀到一定程度时,镁合金基体被完全覆盖,此时,缓蚀剂不对镁合金起作用,但化学沉积仍可以继续进行。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-26
  1.1 镁及镁合金的概况  13
  1.2 镁合金的分类及性能  13-14
  1.3 镁合金的应用及应用局限  14-15
    1.3.1 汽车工业中的应用  14
    1.3.2 “3C”产品上的应用  14
    1.3.3 摩托车上的应用  14-15
    1.3.4 其它领域中的应用  15
    1.3.5 镁合金的应用局限  15
  1.4 镁合金的防护方法  15-18
    1.4.1 化学转化处理  15-16
    1.4.2 阳极氧化  16
    1.4.3 金属镀层  16-17
    1.4.4 微弧氧化  17
    1.4.5 激光处理  17-18
    1.4.6 其它表面处理技术  18
  1.5 化学镀镍原理  18-20
    1.5.1 原子氢态理论  18-19
    1.5.2 氢化物传输理论  19
    1.5.3 电化学理论  19-20
  1.6 镁合金化学镀镍的研究现状  20-25
    1.6.1 镀前工艺  20-22
    1.6.2 镀层耐蚀性能  22-23
    1.6.3 化学镀镍溶液  23-24
    1.6.4 存在问题及建议  24-25
  1.7 本课题的研究内容意义及创新点  25-26
第2章镁合金在化学镀镍溶液中的腐蚀因素研究  26-37
  2.1 前言  26
  2.2 实验  26-28
    2.2.1 实验材料、药品、仪器  26-27
    2.2.2 实验内容  27
    2.2.3 检测  27-28
  2.3 结果与讨论  28-36
    2.3.1 镁合金在蒸馏水中的腐蚀  28-29
    2.3.2 镁合金在乳酸溶液中的腐蚀  29-30
    2.3.3 Ni~(2+)对镁合金腐蚀的影响  30-32
    2.3.4 SO_4~(2-)对镁合金腐蚀的影响  32-33
    2.3.5 镁合金在次磷酸钠溶液中的腐蚀  33
    2.3.6 pH 值对镁合金腐蚀速度的影响  33-34
    2.3.7 温度对镁合金腐蚀速度的影响  34-35
    2.3.8 时间对镁合金腐蚀速度的影响  35-36
  2.4 本章小结  36-37
第3章镁合金化学镀镍前处理工艺研究  37-59
  3.1 前言  37-38
  3.2 实验  38-41
    3.2.1 实验材料、药品和设备  38
    3.2.2 镁合金化学镀镍工艺流程  38-39
    3.2.3 实验内容  39-40
    3.2.4 镁合金及化学镀镍层性能检测  40-41
  3.3 结果与讨论  41-51
    3.3.1 镁合金酸洗工艺研究  41-45
    3.3.2 三种酸洗工艺的对比  45-47
    3.3.3 镁合金活化工艺研究  47-51
  3.4 化学镀镍层性能检测  51-57
    3.4.1 镁合金化学镀镍层的初期生长过程  51-53
    3.4.2 化学镀镍层的形貌及相结构  53-55
    3.4.3 化学镀镍层的耐蚀性能  55-56
    3.4.4 化学镀镍层的结合力测试  56-57
    3.4.5 化学镀镍层的硬度测试  57
  3.5 本章小结  57-59
第4章镁合金化学预镀镍工艺及性能研究  59-83
  4.1 前言  59
  4.2 实验  59-64
    4.2.1 实验材料、药品和设备  59-60
    4.2.2 镁合金化学预镀镍工艺流程  60
    4.2.3 化学预镀镍液配方及的配制  60
    4.2.4 实验内容  60-63
    4.2.5 镀镍层及基体相关性能检测  63
    4.2.6 镀液性能测试  63-64
  4.3 结果与讨论  64-81
    4.3.1 单因素实验及讨论  64-67
    4.3.2 正交试验结果与讨论  67-70
    4.3.3 化学镀镍层的生长过程  70-72
    4.3.4 化学镀镍初期动力学研究  72-74
    4.3.5 镀层结合力的测试  74-75
    4.3.6 电化学极化曲线  75
    4.3.7 镀层结构及成份分析  75-76
    4.3.8 镀层硬度测试  76
    4.3.9 两步化学镀镍的表面形貌及结合力测试  76-78
    4.3.10 镀液稳定性能评价  78
    4.3.11 镀液周期性能评价  78-81
  4.4 本章小结  81-83
第5章镁合金化学镀镍液中添加缓蚀剂的研究  83-101
  5.1 前言  83-84
  5.2 实验  84-86
    5.2.1 实验材料、药品和设备  84
    5.2.2 化学镀镍工艺流程  84
    5.2.3 前处理工艺及化学镀镍溶液的配制  84
    5.2.4 实验内容  84-86
  5.3 结果与讨论  86-100
    5.3.1 缓蚀剂的筛选  86-91
    5.3.2 正交试验  91-94
    5.3.3 镁合金化学镀镍层的性能检测与分析  94-98
    5.3.4 化学镀镍溶液的性能测试  98-100
  5.4 本章小结  100-101
结论  101-103
参考文献  103-110
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  110-111
致谢  111-112

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