环保型转化膜和化学镀镍增强AZ91镁合金表面性能

【摘要】：AZ91合金因其具有高比强度而被广泛应用，但其应用又受到较差的耐蚀性的限制。因此，可采用表面处理来可提高该合金的表面性质和耐蚀性。本研究已经在增强压铸AZ91合金的表面性能方面取得了很大的进展，其结果: (1)通过无铬化学镀镍增强AZ91合金的耐蚀性 在化学Ni-P层和AZ91镁合金之间生成磷酸盐、单宁酸或钒转化膜预处理，以争取传统的铬酸盐加氢氟酸预处理工艺。电化学测试表明：与传统的铬酸盐处理加化学镀相比，镁合金上的无铬转化膜加化学镀镍磷具有较低的腐蚀电流密度和更正的腐蚀电位，能够减少基体上化学镀层的腐蚀。钒基转化涂层（VBC/EN）和磷-锰-钼转化涂层(PMMC/EN)化学镀镍都显示出很好的Tafel线性区域，经计算，它们的腐蚀电流密度分别是103.87μA/cm~2(1.135mm/y)和88.07μA/cm~2(0.9626mm/y)，而磷-锰-钼转化涂层的线性极化电阻值（Rp）是5800cm~2，是钒基转化涂层2929cm~2的两倍。单宁酸基转化涂层的化学镀镍在测腐蚀速率时阴极曲率区域没有显示出预想中的线性Tafel行为。VBC/EN的平均表面粗糙度（Ra）是3.053μm，PMMC/EN的平均表面粗糙度是2.986μm，TBC/EN的平均表面粗糙度是1.477μm，所以TBC/EN表面更光滑。因此，镀层具有致密的细晶结构，适当的磷含量、低孔隙度和良好的耐蚀性并且和基体结合良好的涂层可以取代传统的铬酐钝化加化学镀的工艺。 (2)化学镀表面活性剂增强AZ91镁合的金表面性能 通过进行添加表面活性剂CTAB法和SLS的镁合金表面化学镀镍涂层实验，得出以下主要结论：与未添加表面活性剂相比，在渡液中添加少量的表面活性剂，可以提高26％的沉积速率。XRD分析显示添加CTAB和SLS比Ni-P沉积镀层更能促进非晶纳米相的形成。其表面形貌也更加平滑，与未添加表面活性剂的镁合金表面Ni-P镀层相比，平滑度相比增加了52％。添加适量表面活性剂CTAB的涂层平均表面粗糙度是1.412μm，添加适量表面活性剂SLS的是1.789μm，都比未添加表面活性剂的涂层的2.98μm小。添加CTAB的涂层中磷的含量从5.9wt.%增加到9wt.%，这使其耐蚀性更好，而添加SLS的涂层中磷含量仅增加到6.9wt.%。添加CTAB，微观硬度从400HV_(300)增加到565HV_(300)，而添加SLS，其微观硬度从400HV_(300)增加到490HV_(300)。另外，添加SLS，其耐磨性更好。添加表面活性剂的镀层的电化学极化和浸泡试验能明显的证明其耐腐蚀性能得到提高。 为使镁合金表面的镀层过程绿色化，改进镀液和消除有毒化学药品的研究是必要的。我们在研究中做了大量的工作来减少有毒化学药品铬，同时使镁合金表面的涂层可以有效进行。