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AZ91D镁合金(化学成分)低温快速化学镀Ni-P工艺的研究
镁合金是金属中最轻的工程结构材料,具有比强度和比刚度高、阻尼减震性能良好、易于加工成型和废料容易回收等特点,被认为是21世纪绿色工程材料。但是镁合金化学活性高,在所有结构材料中最活泼,耐腐蚀性差是限制镁合金广泛应用的主要因素之一。
表面涂层技术是提高镁合金耐蚀性能的常用方法之一。镁合金表面涂层技术有很多,如等离子体电解氧化(PEO),微弧氧化、化学转化膜处理和阳极氧化、物理气相沉积技术、有机涂层和化学镀等。一般来说,与电镀层相比化学镀层气孔少,均镀性好,可以提供更好的耐蚀和磨损保护。所以,近年来化学镀Ni-P镀层被用来作为镁合金的重要防腐蚀技术之一。然而,化学镀存在几个问题如镀液不稳定易分解、使用有毒物质及水浴温度高等。本文采用环境友好的化学镀镍磷工艺,为了在低温下获得较高的化学镀镍速度,引入了添加剂(硫脲+丁二酸),研究了添加剂对化学镀镍速度和镀层质量的影响,并对所得镀层结构、形貌和耐蚀性能进行了研究。
实验材料选用AZ91D镁合金,其化学成分(质量分数,%)为:8.5~9.5Al,0.5~0.9Zn,0.17~0.27Mn,Cu<0.01,Ni<0.001,Si<0.02,Fe<0.004,余为镁。试样尺寸为15mm×15mm×5mm,试样用铝导线连接,暴露的工作面积为10mm×10mm。试样化学镀预处理前依次用不同型号的水磨砂纸将其表面打磨平滑,然后对其表面进行抛光,以保证所有试样具有相同的表面粗糙度。
在没有添加剂的镀液中,采用不同温度在AZ91D镁合金上化学镀Ni-P镀层,随镀液温度从室温升高至85℃,镀层沉积速率和磷含量都增加。低温沉积速度太慢,高温镀层出现许多缺陷(如气孔,粘附的白色颗粒)。在镀液中加入硫脲和丁二酸后,65℃时只需30min就可以得到连续完整非晶态Ni-P镀层,并且镀层无气孔或裂纹等缺陷,具有“菜花状”结构。电化学测量结果表明,与高温镀层和AZ91D镁合金基体相比,该镀层耐蚀性明显增加。Ni-P镀层可为镁合金基体提供电化学保护,使得合金耐蚀性能提高。
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