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《郑州大学》 2009年
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镁合金无铬低成本化学镀Ni-P工艺研究

陈永  
【摘要】:镁合金是21世纪最富有开发潜力的“绿色工程材料”,广泛应用于航空航天、电子电器、交通工具等领域。它具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、电磁屏蔽性强、易机械加工和可再回收利用等优点,但是在实际应用中存在表面硬度低、耐腐蚀性差等问题,严重影响了镁合金的工程使用。目前国内外主要采用化学镀Ni-P合金等措施来提高其耐蚀性和装饰性,但存在着前处理工序含有污染严重的铬离子、以NiCO_3为主盐成本高、镀层硬度较低、工作条件要求苛刻等问题。 本文采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度仪(HV)等多种分析手段,结合锉刀试验、NaCl溶液腐蚀试验,以价格低廉的NiSO_4为主盐,采用二次浸锌等环保型前处理工序、并在镀液中加入RE和V~(5+),系统研究了AZ31镁合金表面化学镀层形貌、附着力、显微硬度、耐腐蚀性以及工作条件的要求等内容,最终通过正交试验方法确定了最优的无铬低成本化学镀Ni-P工艺,为工业生产提供了科学依据。 采用组织分析和性能对比的方法,研究了采用一次浸锌、二次浸锌等前处理工序代替含铬、含氰的前处理工序对镁合金化学镀Ni-P质量的影响。结果表明:采用二次浸锌的前处理工序,可以得到表面平整光滑、颗粒均匀、与基体结合力强、耐腐蚀性好的化学镀Ni-P合金层,并具有绿色环保性。 以二次浸锌为基础,以价格低廉的NiSO_4为主盐,并添加少量V~(5+),既较大幅度地降低了生产成本,又有效提高了镁合金镀层表面显微硬度,镀液中含V~(5+)量为0.6g/L时,表面显微硬度可由原Ni-P层的360 HV0.1提高到450HV0.1左右,有效延长了镁合金零部件的使用寿命。 研究结果表明RE活性元素的加入,可将化学镀的施镀温度由85℃降低到40℃,施镀时间由60min缩短到25min,在节能降耗的同时,大大提高了生产率。 经过优化后的化学镀工艺为:NiSO_4 28~32g/L,C_6H_5Na_3O_7 12~18g/L,NaH_2PO_242g/L,NH_4HF_2 10~15g/L,HF(40%)5~10ml/L,V~(5+)+0.6g/L,RE 0.15g/L;pH值5.5,40℃时处理25 min。正确的配制顺序、精确的调整控制、完善的维护管理,可有效提高化学镀液的使用周期。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ153.2

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