镁合金化学镀镍活化及镍沉积机理的研究

发布时间：2017-07-17 23:06

  本文关键词：镁合金化学镀镍活化及镍沉积机理的研究

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【摘要】：镁合金以其优异的机械和物理性能,被誉为21世纪“绿色工程材料”,其广泛应用于汽车、航空航天、3C电子产品和医用器械等领域。但金属镁较高的化学活性严重制约了其进一步的发展和应用。为此必须对镁合金表面进行防护处理,而直接化学镀镍由于镀层的优异性能及工艺本身操作简单,越来越受到人们的重视。本文采用了一种无铬低氟的环保型前处理工艺,通过研究酸洗活化的反应机理为有效控制镀层质量提供理论依据。同时本文还研究了镀层的生长规律及镀液成分对沉积速率的影响,可进一步指导化学镀镍的工业生产。研究结果得出:1.经磷酸和硝酸混酸酸洗后镁合金基底表面刻蚀均匀、结构凹凸并被一层磷化膜所覆盖。随后经由K4P2O7和NH4HF2溶液二次活化工艺活化后,除去了基底上酸洗产物及表面挂灰,而被氟化膜所取代。该酸洗活化工艺无铬低氟、对环境无害、较HF而言对操作人员身体健康威胁更小,属于环保型的前处理工艺。2.镁合金基底经活化后表面覆盖一层含氧化物或氢氧化物的氟化膜,氧化物或氢氧化物溶解后裸露出镁合金基底为镍沉积提供活性中心,氟化物可保护基底不被镀液过度腐蚀。经二次活化工艺活化后,活化膜F/O原子比(1.12~1.49)适中,施镀后所得镀层均匀致密、与基底结合力良好、耐蚀性高、可长时间保护镁合金基底。3.经HF溶液活化后活化膜F/O原子比(3.52)较高,镍初始沉积速率慢,获得的镀层疏松、结合力差。而且镀液分解严重,次亚磷酸钠的还原效率低,不符合经济社会的主旨。经NH4HF2溶液活化后活化膜F/O原子比(0.84)最小,镍初始沉积过程中生成大量氢气无法及时溢出,获得镀层孔隙率较大且结合力差。4.镀层生长主要经历镁镍置换反应和镍磷自催化反应两个阶段,自催化反应以置换反应得到的镍核作为沉积中心,逐渐长大进而覆盖整个镁合金基底。镍沉积是从氟化膜的下面开始的,因而部分氟化物可能被包裹在镀层中间。5.当镀液中镍离子小于2.08 g?dm-3时,镀速随镍离子浓度的增大而增大,反之则减小;镀速与还原剂浓度、镀液p H值和温度呈正相关;络合剂的浓度越高,镀速反而越小。
【关键词】：镁合金AZ91D 化学镀镍 酸洗和活化 沉积规律 镀速
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.44
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 镁合金的性能及应用10-14
• 1.1.1 镁合金的性能10-12
• 1.1.2 镁合金的应用12-14
• 1.2 镁合金的腐蚀与防护14-18
• 1.2.1 镁合金的腐蚀机理14-15
• 1.2.2 镁合金的腐蚀形态15-16
• 1.2.3 镁合金的防护16-18
• 1.3 镁合金直接化学镀镍的研究进展18-24
• 1.3.1 前处理的研究进展18-20
• 1.3.2 镀液的研究进展20-22
• 1.3.3 化学镀镍反应机理的研究进展22-24
• 1.4 本文研究的主要内容及意义24-25
• 第2章 镁合金化学镀镍的活化机理25-37
• 2.1 引言25
• 2.2 实验用品25-27
• 2.2.1 实验材料和规格25-26
• 2.2.2 药品与仪器26-27
• 2.3 工艺条件与操作27-28
• 2.3.1 超声和碱洗27
• 2.3.2 酸洗27
• 2.3.3 活化27-28
• 2.4 实验方法28-29
• 2.5 酸洗29-32
• 2.5.1 酸洗后的表面状态及界面反应29-30
• 2.5.2 镁合金失重及电化学行为30-32
• 2.6 活化32-36
• 2.6.1 活化后表面状态和界面反应机理32-35
• 2.6.2 镁基底在活化液中的电化学行为35-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第3章 活化对镍沉积的影响37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 工艺条件与操作37-38
• 3.3 实验方法38-39
• 3.4 活化膜成分及性能分析39-43
• 3.4.1 活化膜表面成分分析39-40
• 3.4.2 活化膜在镀液中的电化学特性40-42
• 3.4.3 化学镀镍初始沉积速率42-43
• 3.5 Ni-P镀层性能43-48
• 3.5.1 结合力43-45
• 3.5.2 孔隙率45-46
• 3.5.3 耐蚀性46-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 镍沉积机理及镀速的影响因素49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 化学镀镍沉积机理49-54
• 4.2.1 活化界面初始反应过程49-53
• 4.2.2 活化界面在镀液中的开路电势53-54
• 4.3 镀速的主要影响因素54-59
• 4.3.1 主盐和还原剂的影响55-56
• 4.3.2 络合剂的影响56-57
• 4.3.3 镀液pH值和温度的影响57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-69
• 附录A (攻读学位期间发表的学术论文)69-70
• 致谢70

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本文编号：555006