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镁合金酸洗活化对电镀化学镀影响的研究

朱艳萍  
【摘要】: 镁合金具有优良的综合性能,被誉为“21世纪金属”并被广泛应用于汽车、航空航天、电子、通讯等领域。但镁的化学活泼性高,耐蚀性差,限制了镁合金的发展应用。电镀和化学镀能显著提高镁合金的耐蚀性、耐磨性、可焊性、电导率和装饰性等,具有美好的发展和应用前景。但是镁合金是一种难镀基材,合理的前处理对电镀和化学镀能否实施以及镀层的质量具有至关重要的作用。酸洗和活化是前处理中的关键步骤,但是传统的酸洗和活化工艺含有对人体和环境有毒的物质。本论文研究了电镀镍和化学镀镍前的环保酸洗和活化工艺,分析了AZ91D和AM60两种镁合金在酸洗液和活化液中的界面反应与成膜机理,探讨了酸洗和活化的配方及工艺条件对AZ91D和AM60两种镁合金电镀镍和化学镀镍效果的影响,确立了最适合于电镀镍和化学镀镍的酸洗活化工艺。研究结果表明: 1.酸洗工艺及条件对镁合金的腐蚀速率、表面形貌及镀层的质量影响较大。HNO_3+H_3PO_4和HNO_3+CrO_3酸洗后镁合金表面粗糙,得到的镀层与基体的机械咬合力较好,耐蚀性强,分别是电镀镍和化学镀镍前较理想的酸洗工艺。 2.HF活化能在镁合金表面形成一层较致密的氟化膜保护基体:NH_4HF_2活化后,镁合金表面也形成了一层较致密的氟化膜,但比HF活化的氟化膜致密性稍低;K_4P_2O_7活化是利用K_4P_2O_7的络合作用,除去镁合金表面的氧化物及氢氧化物,使镁合金露出新鲜基体,并形成一层新的具有微孔的氢氧化物薄膜;H_3PO_4+KMnO_4一步酸洗活化后,镁合金表面形成了一层锰的氧化物和磷酸盐的混合膜暂时保护基体。活化膜的组成及性质将直接影响镀层的质量和性能。 3.HF活化和NH_4HF_2活化得到的活化膜较致密,浸锌层不均匀,电镀镍层耐蚀性一般;K_4P_2O_7活化得到的薄活化膜较均匀,浸锌后能得到较均匀的浸锌层,电镀镍层的耐蚀性和结合力都很好;H_3PO_4+KMnO_4一步酸洗活化后浸锌时,活化膜部分溶解,浸锌较完全,得到的电镀镍层耐蚀性良好,但与基体的结合力有待提高。因此镁合金电镀镍前的最佳活化工艺为K_4P_2O_7活化,其最佳组成和工艺条件为:K_4P_2O_7·3H_2O 120~200 g·dm~(-3),Na_2CO_3 10~30g·dm~(-3),KF·2H_2O 11g·dm~(-3),70±5℃,2~3 min。 4.化学镀镍前最佳活化工艺为两步活化工艺,即先HNO_3+H_3PO_4酸洗,K_4P_2O_7活化,再NH_4HF_2活化。此工艺得到的化学镀镍层的性能与经传统的HNO_3+CrO_3酸洗和HF活化得到的镀层性能相当,耐蚀性好,结合力强,避免了传统工艺中有毒的含铬化合物及高挥发性的氢氟酸的应用。


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