镁合金微弧氧化及氧化膜上化学镀镍的研究

发布时间：2017-05-19 19:03

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【摘要】： 微弧氧化与化学镀镍技术都是当前镁合金表面处理的研究热点之一。本文在研究镁合金微弧氧化工艺的基础上,把两种工艺结合起来,成功地在AZ91D镁合金表面制备了具有良好耐蚀性、致密性和清洁美观的微弧氧化-化学镀镍复合涂层。 在研究AZ91D镁合金微弧氧化基础电解液成分的配比实验的基础上,研究了由金属含氧酸盐、多元酸和表面活性剂等组成的不同复配添加剂对微弧氧化陶瓷膜耐蚀性与结构的影响,通过正交优化方法在AZ91D镁合金表面开发了两个含复合电解液成分的微弧氧化体系。即Na_2SiO_3-(NaPO_3)_6体系:Na_2SiO_3 14g/L,(NaPO_3)_6 10g/L,Na_2WO_4 1g/L,NaOH 9g/L,NH4F 2g/L,Na_2EDTA 1g/L;和NaAlO_2-(NaPO_3)_6体系:NaAlO_2 10g/L,(NaPO_3)_6 10g/L,Na_2WO_4 1 g/L,NaOH 9g/L,Na_2EDTA 1g/L,C__(12)H_(25)O_4SNa 0.5g/L。复配添加剂降低了起弧和终止电压,大大改善了氧化膜的致密性和耐蚀性。经过复合微弧氧化处理得到的陶瓷膜的交流阻抗值比镁合金基体提高了13000-15000?/cm2,腐蚀电位正移0.34-0.37V,自腐蚀电流降低了三个数量级。通过腐蚀实验和电化学测试表明,微弧氧化膜并非越厚性能越好,在微火花放电阶段后期形成的膜层具有最佳性能,应该尽量延长微火花放电阶段的时间。 在微弧氧化膜上制备了晶态的碱性化学镍镀层,通过单因素优化实验得到其最佳工艺为:硫酸镍28g/L,次磷酸钠28g/L,酒石酸钠20 g/L,氟化铵20 g/L,pH 8.5-9.0,温度78℃;其起镀速度最高可达19μm/h。随其使用周期的增加,镀液的PdCl2稳定时间和镀速下降很快,镀层局部缺陷增多。以碱性镀层作为底层,通过正交优化实验开发了酸性化学镀镍工艺,即:硫酸镍20g/L,次磷酸钠28g/L,柠檬酸钠10 g/L,乙酸钠15 g/L,乳酸10 ml/L,温度87℃,pH值4.8;其镀速约为22μm/h。动电位极化曲线测试研究表明,对微弧氧化膜进行化学镀镍之后,体系反映的是镀镍层的腐蚀信息。酸性镀镍层的腐蚀电位较微弧氧化膜提高了0.51V,Tafel曲线的维钝电位区间增加了一倍,自腐蚀电流密度升高了一个数量级。通过350-400℃热处理可大幅度提高镀镍层的显微硬度,但使其耐蚀性有所下降。
【关键词】：镁合金 微弧氧化 化学镀镍 电化学测试 复配添加剂
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG174
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 镁及其合金概述12-13
• 1.2 镁合金表面处理研究现状13-16
• 1.2.1 化学转化处理13
• 1.2.2 阳极氧化13-14
• 1.2.3 金属涂层14-15
• 1.2.4 激光处理15
• 1.2.5 其他表面处理技术15-16
• 1.3 镁合金微弧氧化技术16-19
• 1.3.1 微弧氧化技术的特点及应用前景16-18
• 1.3.2 镁合金微弧氧化的研究进展18-19
• 1.3.3 镁合金微弧氧化目前存在的问题19
• 1.4 镁合金化学镀Ni 技术19-22
• 1.4.1 镁合金化学镀Ni 技术的应用前景19-20
• 1.4.2 镁合金化学镀Ni 技术的研究进展20-21
• 1.4.3 微弧氧化膜化学镀Ni 技术的特点21-22
• 1.4.4 镁合金微弧氧化膜化学镀Ni 目前存在的问题22
• 1.5 本课题研究的内容22-24
• 第2章 AZ91D 镁合金微弧氧化电解液的研究24-48
• 2.1 前言24
• 2.2 微弧氧化技术原理24-26
• 2.3 实验26-29
• 2.3.1 实验材料、药品和设备26
• 2.3.2 微弧氧化工艺流程26-27
• 2.3.3 实验内容27-28
• 2.3.4 微弧氧化陶瓷层性能测试28-29
• 2.4 结果与结论29-40
• 2.4.1 基础电解液的研究与分析29-31
• 2.4.2 添加剂的研究与分析31-33
• 2.4.3 电解液体系正交优化的研究33-40
• 2.5 实验结果综合分析40-47
• 2.5.1 陶瓷层生长规律分析40-43
• 2.5.2 添加剂对微弧氧化电压的影响43
• 2.5.3 微弧氧化陶瓷膜腐蚀过程分析43-45
• 2.5.4 陶瓷膜层电化学性能分析45-47
• 2.6 本章小结47-48
• 第3章 微弧氧化膜上化学镀镍工艺的研究48-69
• 3.1 前言48
• 3.2 微弧氧化膜化学镀Ni 技术的原理48-50
• 3.2.1 敏化的原理48-49
• 3.2.2 离子钯活化的原理49
• 3.2.3 非金属表面化学镀镍的原理49-50
• 3.3 实验50-58
• 3.3.1 实验材料、药品和设备50-51
• 3.3.2 微弧氧化膜化学镀镍的工艺流程51
• 3.3.3 微弧氧化膜化学镀镍的前处理51-52
• 3.3.4 实验内容52-55
• 3.3.5 化学镀镍液中主盐与还原剂浓度的监控55-57
• 3.3.6 镀层性能检测57-58
• 3.4 结果与讨论58-68
• 3.4.1 微弧氧化膜碱性化学镀镍工艺的研究58-61
• 3.4.2 微弧氧化膜酸性化学镀镍工艺的研究61-65
• 3.4.3 化学镀镍溶液成分的监控65-68
• 3.5 本章小结68-69
• 第4章 微弧氧化膜上化学镀镍层的性能研究69-82
• 4.1 前言69
• 4.2 实验所用的处理工艺69-70
• 4.3 镀层性能检测方法70
• 4.3.1 镀层性能主要检测仪器与方法70
• 4.3.2 孔隙率的测试70
• 4.3.3 化学镀镍沉积速度的测定70
• 4.3.4 化学镀液稳定性的评价70
• 4.4 性能评价分析与结果70-80
• 4.4.1 微弧氧化膜活化表面分析70-71
• 4.4.2 微弧氧化膜化学镀镍层的形貌71-73
• 4.4.3 化学镀镍层的成分与相结构73-74
• 4.4.4 化学镀Ni 层的孔隙率74-75
• 4.4.5 化学镀镍层的显微硬度75-77
• 4.4.6 微弧氧化膜化学镀Ni 层的耐蚀性77-80
• 4.5 本章小结80-82
• 结论82-84
• 参考文献84-91
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果91-92
• 致谢92-93
• 详细摘要93-100

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 赵晓鑫;马颖;孙钢;;镁合金微弧氧化研究进展[J];铸造技术;2013年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 王文琴;纳米TiO_2改性镁合金微弧氧化工艺的研究[D];吉林大学;2010年

2 邵颖;镁合金化学镀镍溶液添加剂的研究[D];沈阳理工大学;2012年

3 李奇辉;纯镁表面液相电解渗硼及微弧氧化制备复合膜层的研究[D];兰州理工大学;2013年

4 樊斌锋;纯镁表面液相电解渗碳及微弧氧化制备复合膜层的研究[D];兰州理工大学;2013年

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本文编号：379537