镁合金表面化学镀镍
镁合金化学镀镍工艺的研究综述(一)
镁合金化学镀镍工艺的研究综述（一）引言概述：镁合金作为一种轻质高强度材料，在汽车、航空航天等领域具有广阔的应用前景。
然而，其普遍存在的低耐蚀性和表面活性问题限制了其进一步应用。
镀镍是一种常用的提高镁合金耐蚀性和表面性能的方法。
本文旨在对镁合金化学镀镍工艺进行研究综述，探讨其机理和发展趋势，以期推动镁合金化学镀镍工艺的进一步发展。
正文：1. 镁合金化学镀镍工艺的基本原理1.1 镀镍工艺的定义和目的1.2 镁合金表面处理对化学镀镍的影响1.3 镀镍工艺的反应机理2. 镁合金化学镀镍工艺中的关键技术2.1 镀液的组成和配方2.2 镀液的工艺参数控制2.3 镀前处理工艺的改进2.4 镀后处理工艺的优化2.5 镀层性能的评价方法3. 镁合金化学镀镍工艺的研究进展3.1 不同类型的镁合金化学镀镍工艺比较3.2 新型镀液的研究和应用3.3 表面活性剂在镀液中的应用研究3.4 镀液回收和循环利用的技术3.5 镀层微观结构与性能的关联研究4. 镁合金化学镀镍工艺的应用展望4.1 镁合金化学镀镍在汽车领域的应用前景4.2 镁合金化学镀镍在航空航天领域的应用前景4.3 镁合金化学镀镍工艺与环境保护的关系4.4 镁合金化学镀镍工艺的经济性和可行性4.5 镁合金化学镀镍工艺的未来发展趋势总结：镁合金化学镀镍工艺的研究涉及到镀液的组成、配方和工艺参数的控制，镀前和镀后处理工艺的改进，镀层性能的评价方法等众多方面。
目前，研究人员已经取得了一定的进展，但也存在一些问题亟待解决。
因此，未来的研究重点应放在新型镀液的研究和应用、表面活性剂的使用、镀液回收和循环利用技术等方面。
预计随着研究的深入，镁合金化学镀镍工艺将在汽车和航空航天等领域得到更广泛的应用。
此外，我们也应意识到环境保护和经济可行性在镁合金化学镀镍工艺研究中的重要性，并将其纳入未来研究的考虑范畴。
ZM6镁合金表面化学镀镍试验研究的开题报告
ZM6镁合金表面化学镀镍试验研究的开题报告一、研究背景镁合金由于其重量轻、强度高、刚性好等优点，在航空、汽车、电子等领域广泛应用，但它的表面容易氧化、腐蚀和磨损，导致使用寿命和质量下降。
为了提高镁合金的表面性能，常常采用化学镀镍技术来增强其耐腐蚀性和耐磨性。
二、研究目的本研究的主要目的是探究ZM6镁合金表面化学镀镍的工艺参数及其对其物理化学性质的影响，希望进一步提高镁合金的表面性能，延长使用寿命。
三、研究内容1. ZM6镁合金化学镀镍技术的研究通过文献调查和实验比较，确定适合ZM6镁合金表面化学镀镍的技术方案。
2. 工艺参数的优化在已确定的技术方案下，通过实验研究不同工艺参数对化学镀镍效果的影响，包括镀液的成分比例、电流密度、温度、时间等。
3. 镀层性能的分析通过对镀层的显微结构、化学成分、表面形貌等性能的分析，探究工艺参数对化学镀镍效果的影响，并确定最佳工艺参数。
四、研究意义本研究将为ZM6镁合金表面处理提供一个新的方案，使其在实际应用中具有更好的性能和可靠性。
同时，也可为其他材料的表面化学镀镍提供参考。
五、研究方法本研究主要采用文献调查、实验比较和性能分析等方法。
六、预期结果1. 确定适合ZM6镁合金表面化学镀镍的技术方案。
2. 确定最佳工艺参数，提高化学镀镍效果。
3. 分析镀层的性能，为镁合金表面的改性提供新的途径。
七、实验条件和需求1. 材料：ZM6镁合金试件。
2. 仪器设备：电化学工作站、扫描电镜、能谱仪等。
3. 镀液：镍氯酸、氯化镉、硼酸、柠檬酸等。
4. 实验条件：温度控制在25-35℃，镀液pH值控制在4.0-4.5之间。
八、研究进度计划第一年：文献调查和理论研究；确定技术方案。
第二年：工艺参数的优化实验；区分镀液浓度、电流密度、温度和时间等对电镀层厚度和质量的影响。
第三年：对工艺参数优化后的镀层进行表面形貌、结构、成分和耐蚀性能等方面的性能测试和分析。
以上即为ZM6镁合金表面化学镀镍试验研究的开题报告。
镁合金化学镀镍工艺的研究
镁合金化学镀镍工艺的研究
随着机械、汽车、航空以及电力行业的发展，高强度的镁合金镀镍工艺越来越受到重视。
镁合金镀镍工艺不仅可以提高镁合金的抗蚀性，而且可以改善表面的外观。
目前，主
要的镁合金镀镍工艺有化学镀镍工艺和真空镀镍工艺。
在本文中，重点介绍化学镀镍工艺。
首先，必须选择合适的镁合金材料。
一般情况下，由于镁合金易产生气孔、毛刺以及
不良块状氧化物，因此必须使用经过磨削和抛光处理的材料。
其次，需要使用一定温度的
热水对镁合金进行清洗，接着在酸性溶液中加入氢氧化镍，然后将清洗后的镁合金放入酸
溶液中，使其均匀地吸收镍。
该过程通常需要几个小时的时间。
最后，用蒸汽将镁合金中
的氧化物蒸发掉，以获得一块光滑、坚固的镍镀层。
化学镀镍工艺有许多优点。
首先，化学镀镍工艺可以在相对较短的时间内完成；其次，它可以在较低的温度下实现，且可以得到优质、更加坚固的镍层；最后，虽然化学镀镍工
艺的成本要高于其他喷涂工艺，但镍层的质量会更加高质量。
然而，化学镀镍工艺也有其局限性。
首先，它要求镁合金表面的光洁度非常高，并且
有一定的强度；其次，在化学镀镍过程中，有可能会发生金属焊缝和金属熔接；最后，因
为化学镀镍工艺本身具有污染性，所以必须采取有效的污染控制措施，以减少对环境的影响。
总之，化学镀镍工艺是一种可行性较高的镀镍工艺，可以实现高质量、高效率和耐用性。
虽然该工艺有一定局限性，但其优点远大于缺点，因此值得厂家广泛采用。
分析与展望：镁合金表面化学镀镍前处理工艺
分析与展望：镁合金表面化学镀镍前处理工艺镁合金化学镀镍的前处理步骤主要包括除油、酸洗、活化和预制浸中间层等，下面分别进行介绍。
1/除油镁合金化学镀前处理除油一般包括有机溶剂除油、碱洗除油及电化学除油。
有机溶剂除油通常采用无水乙醇、丙酮等，使用无水乙醇在超声波环境中对AZ91D镁合金进行除油，效果良好。
该方法操作简单，除油速度快，但除油污量少，除油效果不理想。
碱洗除油可除去较多油污并使镁合金表面钝化，其成分以氢氧化钠为主，根据污染物的不同，可加人磷酸钠、碳酸钠等。
对比氢氧化钠+磷酸~1+OP乳化剂和磷酸氢二钠+碳酸钠+焦磷酸钠的碱洗效果，发现前者的除油效果更好。
电化学除油又称电解除油，是在直流电作用下将镁合金表面油污除去的方法除油效果较好，但操作相对复杂。
2/酸洗活化酸洗可去除镁合金表面的锈迹、氧化皮等，同时粗化表面，提高基体与镀层的结合力。
酸洗包括含铬酸洗和无铬酸洗。
①含铬酸洗含铬酸洗液通常以CrO为主要成分，具有很强的氧化性。
CrO3酸洗后，中温下对AZ91D镁合金进行化学镀镍，极化曲线显示，镀层的腐蚀电位高于基体，腐蚀速率明显降低。
研究含铬酸洗液对镀层性能的影响，确定了最佳的酸洗工艺为：240g/LCrO3，40mL/LHNO3，酸洗时间30S。
含铬酸洗液具有良好的刻蚀效果，且不会对镁合金基体造成较大的过腐蚀，应用较多，但铬酐是剧毒物质，对环境及人体健康都存在严重的影响，故无铬酸洗成为酸洗工艺的研究趋势。
②无铬酸洗无铬酸洗液包括酸性酸洗液及碱性刻蚀液。
无机酸中，硝酸对镁合金的刻蚀作用最好，磷酸稍差，硫酸不宜。
采用无铬的酸洗液(H3PO4200mL/L、Na2MoO4·2H2O5g/L)在45℃下处理5～10S，活化后酸洗并化学镀镍，得到了耐蚀性良好的NiP镀层。
以硝酸十磷酸代替含铬酸洗液，开发了一种无铬、低氟的镁合金化学镀镍工艺。
图1为酸洗工艺1(CrO125g/L，68%HNO3110mL/L，室温处理30-60S)和工艺(68%HNO330g/L，85%H3PO4，室温处理30～40S)的酸洗效果比较，可知工艺2处理后，镁合金获得了更好的腐蚀形貌，增加了镀层和基底间的结合力。
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镁合金表面化学镀镍处理摘要：本实验研究以硫酸镍为主盐的AZ91镁合金化学镀镍。
选择适合的工艺流程、对实验材料进行化学镀镍处理、对化学镀镍层进行宏观或微观形貌观察、测量镀镍层的硬度、检验化学镀镍层的耐蚀性。
实验表明，用该工艺能够在AZ91合金表面上生成化学镀镍层，镀层表面为胞状结构而且胞表面的晶界和缺陷较多，化学镀镍层较好地提高了镁合金的耐腐蚀性能，硬度有所提高。
关键词：AZ91D镁合金化学镀镍腐蚀性硬度The chemical nickel plated of the surface ofMagnesium alloyAbstract: The experimental study the nickel plating of Magnesium alloys of AZ91 that the sulfuric acid salt of nickel is the mainly electroless. Select the appropriate process, chemical nickel plating for experimental material, macro-or micro-morphology of electroless nickel deposits, measuring the hardness of nickel-plated, testing chemical corrosion resistance of nickel plating. Experiments show, we can generated plating layer on the surface of the AZ91 alloy with this technology, and the surface of the plating is the cell structure and there are more grain boundaries and defects on the cell surface ,the sulfuric processed chemical nickel plating layer is good to improve the magnesium alloy corrosion resistance, and the hardness is improved.Keywords: AZ91D magnesium alloy electroless nickel plating corrosive hardnesst目录第一章绪论 (1)1.1 镁合金概况 (1)1.2 化学镀镍概况 (1)第二章实验过程 (3)2.1实验材料及设备 (3)2.2实验方法 (3)第三章实验结果及分析 (4)3.1金相分析 (4)3.2硬度分析 (7)3.3注意事项 (8)第四章结论 (9)参考文献 (10)第一章绪论1.1 AZ91镁合金的概况1.1.1镁合金镁及其合金具有许多优良的物理和机械性能,具有较高的比强度和比刚度、易于切削加工、易于铸造、减震性好、能承受较大的冲击震动负荷、导电导热性好、磁屏蔽性能优良,是一种理想的现代结构材料。
为使镁合金应用于不同的场合,经常需要改变其表面状态以提高耐蚀性、耐磨性、可焊性、装饰性等性能。
目前有许多工艺可在镁及镁合金表面上形成涂覆层,包括电镀、化学镀、转化膜 ,阳极氧化、氢化膜、有机涂层、气相沉积层等。
其中最为简单有效的方法就是通过电化学方法在基体上镀一层所需性能的金属或合金,即电镀与化学镀。
1.1.2镁合金的腐蚀化学腐蚀:镁合金的腐蚀实质上是镁被氧化成氧化镁或氢氧化镁的电化学和化学过程。
从热力学角度看，不同价态的镁及其化合物的电化学位和自由能都要比单质镁低得多。
由此可见，镁的腐蚀过程是自发的、极易发生的，且是不可逆的。
应力腐蚀:除了化学腐蚀外，镁合金还普遍的存在应力腐蚀开裂现象（SCC），即镁合金在几乎不腐蚀的环境介质中，在拉伸应力尚未达到屈服强度一半的情况下仍有可能发生开裂现象。
导致这种原因的因素有很多，如工作时构件的受力，热胀冷缩引起的应力，工件装配过程中的扭、压、撞等引入的应力，构件生产的过程以及热处理、成形、机械加工等引入的各种应力。
一般的，认为SCC倾向随着残余拉应力的变大而变大。
这种应力腐蚀现象通常认为是由于一种氢脆的机制引起的。
应力导致表面产生裂纹，产生裂纹处的表面没有表面膜保护，氢原子能够轻易地进入镁和镁合金中与镁反应生成氢化镁。
这些进入的氢原子属于小分子，它会位于晶格的间隙中，或在裂纹尖端的表面上。
它们会影响到金属原子的在这些位置上的电子密度分布，使其与相邻的金属原子间的键变弱，以致于更容易发生滑移，产生开裂。
裂纹处的应力较为集中，晶格畸变较大，这就使氢原子更易优先存在于这些地方，降低了位错间弹性的交互作用。
氢原子的分布还会根据应力场的变化而进行调整，从而降低了位错运动的阻力，提高了位错的运动速度。
1.2化学镀镍概况1.2.1镀镍通过电解或化学方法在金属或某些非金属上金上一层镍的方法，称为镀镍。
镀镍分电镀镍和化学镀镍。
电镀镍是在由镍盐（称主盐）、导电盐、pH缓冲剂、润湿剂组成的电解液中，阳极用金属镍，阴极为镀件，通以直流电，在阴极（镀件）上沉积上一层均匀、致密的镍镀层。
从加有光亮剂的镀液中获得的是亮镍，而在没有加入光亮剂的电解液中获得的是暗镍。
化学镀镍是在加有金属盐和还原剂等的溶液中,通过自催化反应在材料表面上获得镀镍层的方法。
1.2.2镀镍机理(1)化学镀镍的机理化学镀镍是用还原剂把溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上。
化学镀镍可以选用多种还原剂，目前工业上应用最普遍的是以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺，其反应机理，普遍被接受的是“原子氢理论”和“氢化物理论”。
原子氢理论认为，溶液中的Ni2+靠还原剂次磷酸钠(NaH2P02)放出的原子态活性氢还原为金属镍，而不是H2PO2-与Ni2+直接作用。
首先是在加热条件下，次磷酸钠在催化表面上水解释放出原子氢，或由H 2PO2-催化脱氢产生原子氢.然后，吸附在活性金属表面上的H原子还原Ni2+为金属Ni沉积于镀件表面．同时次磷酸根被原子氢还原出磷，或发生自身氧化还原反应沉积出磷，H2的析出既可以是由H2POf水解产生，也可以是由原子态的氢结合而成。
(2)氢化物理论氢化物理论认为，次磷酸钠分解不是放出原子态氢，而是放出还原能力更强的氢化物离子(氢负离子)，镍离子被氢的负离子所还原。
在酸性镀液中，H2PO2-在催化表面上与水反应，在碱性镀液中，则为镍离子被氢负离子所还原，即氢负离子同时可与H20或H+反应放出氢气：同时有磷还原析出。
1.2.3镀镍的特点、性质、用途(1）电镀镍的特点、性能、用途：电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。
电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛光性能。
经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表，同时在大气中可长期保持其光泽。
所以，电镀层常用于装饰。
镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工业中常用镀媒层来提高铅表面的硬度。
由于金属镍具有较高的化学稳定性，有些化工设备也常用较厚的镇镀层，以防止被介质腐蚀。
镀镍层还广泛的应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀。
采用电铸工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。
厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐磨镀层。
尤其是近几年来发展了复合电镀，可沉积出夹有耐磨微粒的复合镍镀层，其硬度和耐磨性比镀镍层更高。
若以石墨或氟化石墨作为分散微粒，则获得的镍-石墨或镍-氟化石墨复合镀层就具有很好的自润滑性，可用作为润滑镀层。
黑镍镀层作为光学仪器的镀覆或装饰镀覆层亦都有着广泛的应用。
镀镍的应用面很广，可作为防护装饰性镀层，在钢铁、锌压铸件、铝合金及铜合金表面上，保护基体材料不受腐蚀或起光亮装饰作用;也常作为其他镀层的中间镀层，在其上再镀一薄层铬，或镀一层仿金层，其抗蚀性更好，外观更美。
在功能性应用方面，在特殊行业的零件上镀镍约1~3mm厚，可达到修复目的。
特别是近年来在连续铸造结晶器、电子元件表面的模具、合金的压铸模具、形状复杂的宇航发动机部件和微型电子元件的制造等方应用越来越广泛。
在电镀中，由于电镀镍具有很多优异性能，其加工量仅次于电镀锌而居第二位，其消耗量占到镍总产量的10%左右。
（2）化学镀镍的特点、性能、用途：厚度均匀性厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀。
化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消耗的成份能及时得到补充，镀件部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。
镀件不会渗氢，没有氢脆，化学镀镍后不需要除氢。
很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等比电镀镍好。
可沉积在各种材料的表面上，例如：钢镍基合金、锌基合金、铝合金、玻璃、陶瓷、塑料、半导体等材料的表面上，从而为提高这些材料的性能创造了条件。
不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备。
热处理温度低，只要在400℃以下经不同保温时间后，可得到不同的耐蚀性和耐磨性，因此，特别适用于形状复杂，表面要求耐磨和耐蚀的零部件的功能性镀层等1.2.4镀镍溶液的类型镀镍液的类型主要有硫酸盐型、氯化物型、氨基磺酸盐型、柠檬酸盐型、氟硼酸盐型等。
其中以硫酸盐型（低氯化物）即称之谓Watts（瓦特）镀镍液在工业上的应用最为普遍。
几种不同镀镍溶液中所获得的镀镍层的物理性质，氨基磺酸盐型、氟硼酸盐型适用于镀厚镍或电铸。
柠檬酸盐型适用于在锌压铸件上直接镀镍。
这几种镀液的成本比较高。
第二章实验过程2.1 实验材料及设备实验材料为AZ91镁合金试样一个、所需的化学药品，实验设备有维氏硬度计、烧杯5个、玻璃棒、托盘天平、水浴加热炉、金相显微镜、照相设备等。
2.2实验过程取镁合金试样一个，进行粗打磨，打磨至1000＃砂纸后，快速水洗，烘干，用酒精进行擦拭去除表面油污，测量维氏硬度并记录，打孔并穿线以便于实验，拍摄金相照片做原始对比。
先前处理的工艺流程：碱洗—水洗—酸洗—水洗—活化—水洗。
然后进行化学镀镍和后处理（钝化处理）。
用 3.5%NaCl 水溶液检验化学镀镍层的耐蚀性。
进行硬度分析，分析是否硬度提高。
按照下表进行试验。
表2.1实验过程数据实验步骤溶液配方处理方法碱洗 NaOH(60g/L)温度（65℃）Na3PO4.12H2O(10g/L) 时间（10min）酸洗 CrO3(125g/L) 时间（50s）温度（20℃）活化 HF（230g/L）时间（3min）温度（20℃）化学镀镍 NiSO4.6H2O20g/L 温度85℃时间60min 次亚磷酸钠 20g/L柠檬酸钠（Na3C6H5O7.2H2O） 20g/L氢氟酸（HF 40﹪） 12ml/L氟化氢铵（NH4HF2） 10g/L氨水（NH3.H2O 25﹪） 30ml/L硫脲 1mg/L后处理 CrO3(2.5g/L) 时间（10min）温度（95℃）检验耐蚀性 3.5%NaCl水溶液计时第三章结果分析3.1 金相照片分析3.1.1 AZ91镁合金镀前的金相照片如图3.1所示，可以看到表面的划痕，并且存在杂质。