鎂合金化學鍍的研究.pdf

1、鎂合金具有許多優(yōu)良性能，已受到各領域廣泛關注。然而，鎂合金化學活性較高，耐蝕耐磨性差，限制了其更廣泛應用?；瘜W鍍可以提高鎂合金耐蝕耐磨等性能。但多年來鎂合金化學鍍主鹽多以堿式碳酸鎳或醋酸鎳為主，成本高，穩(wěn)定性差。因此，以低成本硫酸鎳為主鹽的鎂合金化學鍍及動力學研究具有重要的理論意義和實際意義。 本文結合XRD、SEM、EDS及電化學測試等檢測方法，對鎂合金的預處理過程、以硫酸鎳為主鹽化學鍍液、新的化學鍍工藝、化學鍍層孔隙特征、孔

2、隙率檢測方法及化學鍍的動力學等方面進行較為系統(tǒng)地研究。 系統(tǒng)研究含氟或無氟溶液中鎂合金質量隨時間的變化，結合SEM、EDS及電化學測試等檢測，明確了鎂合金在溶液中的行為規(guī)律即鎂合金與氫氟酸溶液反應可達到平衡，平衡時表面Mg/F成分比約為(質量比)11.3：1，氫氟酸的濃度只能加快反應達到平衡的時間；在體積比小于5：6氫氟酸和硫酸混合酸中，活化后的鎂合金表面形成一層“鈍化膜”，其質量隨時間的變化無明顯改變，當其體積比超過5：7時，

3、鎂合金表面“鈍化膜”被破壞，其質量迅速下降；含氟酸性硫酸鎳溶液中，活化后的鎂合金處在“鈍化”狀態(tài)，與溶液不發(fā)生反應；含氟離子和碳酸根離子的酸性硫酸鎳溶液中，活化后的鎂合金與溶液中鎳離子發(fā)生置換反應，且隨溶液pH值增加鎂合金質量增加加快；無氟酸性硫酸鎳溶液中，活化后鎂合金發(fā)生腐蝕，但緩沖劑可以緩解鎂合金的腐蝕狀況，碳酸鈉的緩沖能力強于醋酸鈉或硼酸鈉；活化后的鎂合金表面氟化物在無氟溶液中不具有耐蝕性。 以醋酸鎳為化學鍍主鹽，考察了化

4、學鍍初期鍍層的生長情況。結合XRD、SEM和EDS等測試，明確了鎂合金化學鍍的初期行為。研究發(fā)現(xiàn)，Ni-P層主要先生長于MgF2膜和MgO膜交界處，Ni-P層生長優(yōu)先覆蓋MgF2膜；直接化學鍍4min后，可以進行以無氟酸性硫酸鎳為主鹽第二步化學鍍；“兩步”化學鍍層為高磷非晶態(tài)，表面光亮，且耐蝕性良好，鍍層與基體的結合力優(yōu)于直接化學層與基體的結合力；化學鍍初期鎂合金基體腐蝕與鍍層生長同時競爭存在；只有化學鍍速大于鍍液腐蝕基體速度，鎂合金化

5、學鍍得以順利實現(xiàn)。 以鎳基材料為試樣，通過對以硫酸鎳為主鹽的鎂合金化學鍍液的研究發(fā)現(xiàn)，加速劑A對提高酸性化學鍍速明顯優(yōu)于其它加速劑，以此為加速劑，實現(xiàn)了以硫酸鎳為主鹽的鎂合金酸性化學鍍鎳。研究結果表明，絡合劑丁二酸和穩(wěn)定劑硫脲適合于鎂合金酸性化學鍍。XRD、SEM、EDS和電化學測試檢測結果顯示，酸性鍍層均勻致密，顆粒粗大，顆粒之間結合緊密，且孔隙率小，屬于中磷化學鍍層，化學鍍層非晶特征明顯，其自腐蝕電位提高到-0.3V左右，陽

6、極鈍化區(qū)間達400mV左右。開發(fā)出“無氟綠色環(huán)?！钡逆V合金堿性化學鍍液。研究發(fā)現(xiàn)緩沖劑Na2CO3在堿性化學鍍液中有著重要的作用，其不僅可以提高化學鍍速，且可調節(jié)鍍層與基體之間的結合力及緩沖化學鍍過程pH值變化；優(yōu)化出堿性化學鍍的工藝條件為鍍液pH值8.5～11.5，絡合劑檸檬酸鈉的濃度30g/L，鍍液溫度(77～83)℃。堿性鍍層均勻致密，孔隙率少，屬于晶態(tài)特征明顯的低磷鍍層，化學鍍層與鎂合金基體結合力良好，鍍層的硬度為867.21H

7、V。 以微弧氧化為鎂合金化學鍍前處理工藝能提高鎂合金氧化膜的耐蝕性，并經SnCl2敏化、PdCl2活化后，可以在鎂合金微弧氧化膜上順利地實現(xiàn)以硫酸鎳為主鹽的“無氟酸性”化學鍍。XRD、SEM、EDS和電化學測試等檢測表明微弧氧化膜上化學鍍層細小致密，孔隙率小，自腐蝕電位提高為-0.2V左右，鈍化區(qū)間達近800mV，化學鍍層與鎂合金基體結合力得到明顯的加強。 以鋁合金、鋼鐵等化學鍍層孔隙率的測定方法為參考，通過試紙法，確定

8、了鎂合金化學鍍層孔隙率的測試方法。研究結果表明指示劑鉻黑T比較適合鎂合金化學鍍層孔隙率的測定。以此方法系統(tǒng)地研究了化學鍍液參數對孔隙率的影響。由研究結果得知丁二酸的濃度變化對孔隙率影響緩慢，緩沖能力強的碳酸鈉能更有效地降低化學鍍層的孔隙率。結合SEM和電化學測試結果，驗證了本文所提出孔隙率測定方法的可行性，該方法可以簡單、有效、快速地得出鍍層的孔隙率。 提出了鎂合金化學鍍的物理模型；闡述了化學鍍的鎳沉積與腐蝕并存競爭機制及其得以