鎂合金表面化學(xué)鍍Ni-P-SiC梯度鍍層的制備及性能研究.pdf

1、由于鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度高以及比剛度高等優(yōu)點(diǎn)而使其廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)、電子等領(lǐng)域。其中，壓鑄型AZ91D鎂合金因價(jià)格低廉、機(jī)械性能和加工性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)而得到了最為廣泛的應(yīng)用。通常在堿性介質(zhì)中，鎂可以生成部分Mg(OH)2保護(hù)膜，同時(shí)溶液的pH值升高，因此，鎂在pH＞11.0的溶液中是穩(wěn)定的。然而，在中性含氯離子的溶液中，氯離子快速攻擊鎂合金基體，導(dǎo)致鎂合金在溶液中的耐蝕性降低，從而制約了鎂合金的應(yīng)用范圍。為了改善鎂合金的耐蝕

2、性，諸如化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、陽(yáng)極氧化、化學(xué)鍍、氣相沉積等表面工程技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。在這些技術(shù)中，化學(xué)鍍Ni-P沉積技術(shù)因具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能和機(jī)械性能（如耐蝕性?xún)?yōu)異、硬度高、具有自潤(rùn)滑性等）而成為了公認(rèn)的最適合的、經(jīng)濟(jì)型的應(yīng)用技術(shù)?；瘜W(xué)鍍復(fù)合鍍技術(shù)由化學(xué)鍍技術(shù)發(fā)展而來(lái)，該技術(shù)是通過(guò)在化學(xué)鍍鍍液中引入第二相固體顆粒并使這些固相顆粒和金屬共沉積而進(jìn)一步改善鍍層性能的。然而，復(fù)合鍍鍍層在金屬-陶瓷（第二相顆粒）界面易發(fā)生剝離和脫落，從而影響基體金

3、屬在介質(zhì)中的耐蝕性。為了解決這一問(wèn)題，近年來(lái)在材料科學(xué)領(lǐng)域研究人員提出了功能梯度材料的概念。所謂的功能梯度材料是指通過(guò)特殊手段，使金屬與陶瓷的復(fù)合物在組成、結(jié)構(gòu)上能連續(xù)的變化，從而達(dá)到在金屬側(cè)向陶瓷側(cè)過(guò)渡的過(guò)程中形成一種無(wú)界面、物性參數(shù)連續(xù)變化的復(fù)合材料?；谶@一概念，本論文首次在AZ91D鎂合金上通過(guò)化學(xué)鍍制備出具有優(yōu)異耐蝕性能的Ni-P/SiC梯度鍍層，詳細(xì)研究考察了所制備的梯度鍍層表面形貌、結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和耐蝕性，為進(jìn)一步拓展鎂合

4、金的表面處理技術(shù)和應(yīng)用范圍提供可以借鑒的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本論文研究工作包括以下四部分內(nèi)容:
　　(1)絡(luò)合劑是維持鎳離子在鍍液中的相對(duì)穩(wěn)定性，獲得高質(zhì)量鎳磷合金鍍層的前提條件和關(guān)鍵因素。本文針對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)鍍Ni-P配方體系無(wú)法滿(mǎn)足鎂合金表面化學(xué)鍍Ni-P工藝要求的現(xiàn)狀，研究出新型含三元復(fù)合絡(luò)合劑的鎂合金表面化學(xué)鍍Ni-P鍍液配方體系。通過(guò)正交試驗(yàn)確定了最佳鍍液組分含量和施鍍條件。在此基礎(chǔ)上，考察了三元復(fù)合絡(luò)合劑濃度對(duì)鍍層沉積速率、微

5、觀結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性及耐蝕性能的影響。
　　(2)在鎂合金表面化學(xué)鍍Ni-P合金鍍液基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定出Ni-P-SiC復(fù)合鍍的鍍液組分及施鍍條件。在此基礎(chǔ)上，考察了SiC陶瓷顆粒添加量對(duì)復(fù)合鍍層形貌、結(jié)構(gòu)、磷含量以及耐蝕性的影響。
　　(3)在鎂合金表面化學(xué)鍍Ni-P及Ni-P-SiC復(fù)合鍍研究基礎(chǔ)上，制備出了Ni-P/SiC梯度鍍層，建立了鎂合金表面化學(xué)鍍Ni-P/SiC梯度鍍層動(dòng)力學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上，研究了鎂合金表面Ni-