鎂合金化學(xué)鍍鎳工藝研究

鎂合金化學(xué)鍍鎳工藝研究

0鎂合金的性能和表面處理的應(yīng)用鎂是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。地球上的含量很多。鎂和黃金產(chǎn)品的開發(fā)是目前的研究熱點(diǎn)。與其它金屬相比,鎂合金具有密度低,比強(qiáng)度、比剛度、比彈性模量高,減震性、高溫塑性、拋光性、導(dǎo)熱導(dǎo)電性和磁屏蔽性好等特點(diǎn),而且具有很好的鑄造性能和切削加工性能,被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、電子和通訊等行業(yè)。鎂也是工程應(yīng)用中最活潑的金屬,在25°C時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.37V。在潮濕的空氣、含硫氣氛和海洋大氣中均會(huì)遭受嚴(yán)重的腐蝕,因此,在使用鎂合金前必須對其進(jìn)行表面處理。化學(xué)鍍鎳是鎂合金表面處理的重要方法之一。化學(xué)鍍鎳層厚度均勻、化學(xué)穩(wěn)定性好、表面光潔平整,具有良好的耐蝕性和耐磨性。本文對化學(xué)鍍鎳工藝進(jìn)行研究,并對鍍層外觀、鍍速、鍍層的耐蝕性及組織結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析。1測試1.1實(shí)驗(yàn)材料采用AZ91D鎂合金材料,試樣尺寸為40mm×25mm×1.5mm。1.2前處理1.2.1工藝打磨試片→→堿洗→→水洗→→酸洗→→水洗→→活化→→水洗→→預(yù)浸鋅1.2.2主要命令描述(1)磷酸鹽表面活性劑堿洗液配方及工藝條件:無水碳酸鈉25g/L磷酸鈉25g/L氫氧化鈉15g/L表面活性劑0.5g/Lθ75~80℃t5min(2)洗衣粉酸洗液配方及工藝條件:CrO3200~270g/LNO-330~40g/LF-2.0~3.5g/Lθ常溫t5min(3)激活激活活化液配方及工藝條件:氫氟酸380mL/Lt5min(4)/l焦磷酸鈉/l氟化鈉/l對預(yù)浸鋅液配方及工藝條件:硫酸鋅30g/L焦磷酸鈉120g/L氟化鈉4g/L無水碳酸鈉5g/LpH值10.2~10.4θ80~85℃t15min1.3正交試驗(yàn)試驗(yàn)采用硫酸鎳為鎳鹽的鍍液,加入配位劑、氟化物和穩(wěn)定劑,采用L25(56)正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)中化學(xué)鍍鎳液均用氨水調(diào)節(jié)pH值至6.5左右,穩(wěn)定劑的添加量為1mg/L。1.4試樣鍍速計(jì)算采用重量法,用分析天平準(zhǔn)確稱量試樣在施鍍前的質(zhì)量W0,然后于鍍液中施鍍1h,取出試樣,吹干后再稱其質(zhì)量W1,鍍速以下式計(jì)算:V=(W1?W0)×104ρ?S?tV=(W1-W0)×104ρ?S?t式中:V為鍍速,μm/h;W1為試樣鍍后質(zhì)量,g;W0為試樣鍍前質(zhì)量,g;ρ為鍍層密度,g/cm3;S為試樣表面積,cm2;t為施鍍時(shí)間,h。1.5耐腐蝕性評價(jià)采用濃硝酸浸泡試驗(yàn)。將試樣一半浸入濃硝酸中,另一半暴露在空氣中,室溫下觀察自試樣浸入至顏色變黑所需的時(shí)間。1.6組織結(jié)構(gòu)分析采用X-射線衍射儀對鎂合金化學(xué)鍍鎳層進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)分析,銅靶(Kα,λ=0.15406nm),掃描范圍2θ=10°~90°。2結(jié)果與分析2.1化學(xué)鍍鎳液對鎂合金的鍍鎳根據(jù)正交試驗(yàn)表中各因素的水平值配制鍍液,對鎂合金進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。化學(xué)鍍鎳液溫度為85℃,時(shí)間為1h。正交試驗(yàn)的結(jié)果,可以用鍍速和鍍層的耐蝕性進(jìn)行評定。2.2鈉、氫氟酸氟化氫銨正交試驗(yàn)中硫酸鎳的極差最大,其次分別是檸檬酸、次磷酸鈉、氫氟酸,氟化氫銨的極差最小。說明要提高鍍速必須增加硫酸鎳的用量,而使用檸檬酸為配位劑也是導(dǎo)致鍍速不高的重要原因。但過于追求鍍速,很可能造成鍍層外觀質(zhì)量的下降。2.3鎂合金對so242-對鎂體的腐蝕次磷酸鈉和氟化氫銨的極差均為最大,其次是硫酸鎳、檸檬酸,氫氟酸的極差最小。說明鎂合金在含有F-的溶液中比較穩(wěn)定,F-能在一定程度上抑制SO2?442-對鎂基體的腐蝕。但氟化物的用量不能過多,否則,會(huì)使鍍液中生成氟化物沉淀,從而造成鎳的損失、鍍層質(zhì)量下降等不利影響。2.4耐蝕性的確定綜合性能的評價(jià)主要考慮耐蝕性、鍍速及鍍層外觀等方面的因素。由于化學(xué)鍍鎳層通常最重要的考慮因素是耐蝕性能,因此,在綜合評定時(shí),重點(diǎn)考慮耐蝕性。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果,可以得出化學(xué)鍍鎳的最佳工藝配方:硫酸鎳30g/L,次磷酸鈉42g/L,檸檬酸15g/L,氟化氫銨12g/L,氫氟酸16g/L。2.5鍍層的晶化特征對鎂合金化學(xué)鍍鎳層進(jìn)行XRD分析,如圖1所示。從圖1可看出,XRD衍射譜圖在2θ約為44.5°處出現(xiàn)漫散射的寬化峰,晶化特征不明顯,表明鍍層是由非晶態(tài)的鎳及部分微晶的鎳組成。同時(shí)也說明了鎂合金表面的化學(xué)鍍鎳層與鋼鐵基體的化學(xué)鍍鎳層的組織結(jié)構(gòu)類似,鍍態(tài)的組織結(jié)構(gòu)屬于非晶態(tài)或非晶態(tài)與微晶的混合態(tài)。3氫氟酸鍍層(1)通過試驗(yàn)優(yōu)選出鍍液配方及工藝條件:硫酸鎳30g/L次磷酸鈉42g/L檸檬酸15g/L氟化氫銨12g/L氫氟酸16g/