镁合金化学镀
镁合金表面化学镀镍
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。
【电镀技术】详解镁合金的四种防腐蚀处置方法
【电镀技术】详解镁合金的四种防腐蚀处置方法镁合金防腐蚀的方法主要有四种，分别是：化学转化处置、阳极氧化、金属涂层、激光处置。
化学转化处理镁合金的化学转化膜按溶液可分为：铬酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、稀土元素系和锡酸盐系等。
传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能，耐蚀性很强。
但Cr具有较大的毒性，废水处理成本较高，开发无铬转化处理势在必行。
镁合金在KMnO4溶液中处理可得到无定型组织的化学转化膜，耐蚀性与铬酸盐膜相当。
碱性锡酸盐的化学转化处理可作为镁合金化学镀镍的前处理，取代传统的含Cr、F或CN等有害离子的工艺。
化学转化膜多孔的结构在镀前的活化中表现出很好的吸附性，并能改镀镍层的结合力与耐蚀性。
有机酸系处理所获得的转化膜能同时具备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在化学转化处理的新发展中占有很重要的地位。
化学转化膜较薄、软，防护能力弱，一般只用作装饰或防护层中间层。
阳极氧化阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁合金常用的表面处理技术之一。
传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害人类健康。
近年来研究开发的环保型工艺所获得的氧化膜耐腐蚀等性能较经典工艺Dow17和HAE有大程度的提高。
优良的耐蚀性来源于阳极氧化后Al、Si等元素在其表面均匀分布，使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。
一般认为氧化膜中存在的孔隙是影响镁合金耐蚀性能的主要因素。
研究发现通过向阳极氧化溶液中加入适量的硅-铝溶胶成分，一定程度上能改善氧化膜层厚度、致密度，降低孔隙率。
而且溶胶成分会使成膜速度出现阶段性快速和缓慢增长，但基本上不影响膜层的X射线衍射相结构。
但阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层。
金属涂层镁及镁合金是最难镀的金属，其原因如下：(1)镁合金表面极易形成的氧化镁，不易清除干净，严重影响镀层结合力(2)镁的电化学活性太高，所有酸性镀液都会造成镁基体的迅速腐蚀，或与其它金属离子的置换反应十分强烈，置换后的镀层结合十分松散(3)第二相(如稀土相、γ相等)具有不同的电化学特性，可能导致沉积不均匀(4)镀层标准电位远高于镁合金基体，任何一处通孔都会增大腐蚀电流，引起严重的电化学腐蚀，而镁的电极电位很负，施镀时造成针孔的析氢很难避免(5)镁合金铸件的致密性都不是很高，表面存在杂质，可能成为镀层孔隙的来源。
镁合金表面化学镀铜工艺
镁合金表面化学镀铜工艺
镁合金表面化学镀铜工艺是将铜离子通过电化学反应沉积在镁合金表面的一种表面处理方法。
具体工艺流程如下：
1.确定化学镀铜液的配方和工艺参数，如浓度、温度、电位等。
2.将镁合金表面进行清洗、除油、除锈等预处理，以保证化学镀铜的质量。
3.将处理后的镁合金材料浸泡到化学镀铜液中，施加适当的电位，使铜离子还原为金属铜沉积在镁合金表面。
4.沉积一定厚度的铜层后，将镁合金材料从化学镀铜液中取出，进行清洗和烘干等后处理。
5.最后经过抛光等表面处理工艺，使化学镀铜层的表面光滑、均匀、亮丽。
需要注意的是，在实际生产中，镁合金表面化学镀铜工艺还需进行反复试验和优化，以确定最佳的工艺参数和操作方法。
同时还需考虑到化学镀铜层的厚度、结合强度及抗腐蚀性能等方面的要求。
镁合金表面处理方法
镁合金表面处理方法
常见的镁合金表面处理方法包括：
1. 阳极氧化：将镁合金制品作为阳极，经过电解处理，在硫酸、硝酸、磷酸等溶液中形成氧化膜，并以阳极氧化的方法进行膜层增长，以提高镁合金的耐蚀性、硬度和耐磨性。
2. 电化学抛光：将镁合金制品浸泡在含有工业碱的电解液中，通过电解反应溶解表面的氧化层和锈层，使表面变得光滑且均匀。
3. 化学镀：利用化学溶液中的金属基质离子，在镁合金表面上化学还原析出金属膜层，以增加镁合金的表面性能。
4. 电镀：通过电解将金属阳离子沉积在镁合金表面，形成金属膜层，包括镍、铬、铜等。
5. 喷涂涂层：将陶瓷、聚合物等高强度材料喷涂在镁合金表面，以提高其表面硬度、磨损性和耐腐蚀性。
6. 增强改性：通过加工、热处理和强化合金等方式，改善镁合金的力学性能和耐蚀性。
这些处理方法可以根据镁合金的具体用途和要求来选择和应用，以提高镁合金的性能和延长使用寿命。
镁合金表面化学镀层制备工艺条件探索
表2温度对镀层质量的影响
综上所述，镁合金最佳的工艺条件为：硫酸镍和次亚磷酸钠的最佳配比是1:2、pH=7、温度65℃。
参考文献：
[1] SONG G L, SHI Z M. Corrosion mechanism and evaluation of anodized magnesium alloys [J]. Corrosion Science, 2014, 85(4): 126-140.
1.3镀层的表征方法
1.3.1化学镀镀速的测定
采用下面公式计算镀层沉积速率[5]
式中: v为沉积率，μm/h；m0、mt分别为Ni-P合金化学镀前后的质量，g；ρ为镀层的平均密度，按7.8 g/cm3计算；S为镀层的面积，cm2；t为施镀时间，h。
1.3.2镀层结合力检测
采用锉刀试验来评价镀层的结合力。利用锉刀沿45°锉去非主要表面，露出金属基体与镀层的界面，观察镀层有无起皮现象。
[2] Lei X P, Yu G, Gao X L, et al. A Study of Chromium-free Pickling Process before Electroless Ni-P Plating on Magnesium Alloys [J]. Surface and Coatings Technology. 2011, 205(16): 4058-4063.
镁及镁合金镀前处理步骤
镁及镁合金镀前处理步骤据图的镁及镁合金镀前处理步骤如下：化学除脂；冷水洗；酸洗；水洗；活化处理；冷水洗；浸湿；冷水洗；闪镀铜，预镀铜；冷水洗；去离子水洗；预镀镍；冷水洗；去离子水洗；化学镀镍；冷水洗；干燥。
酸洗的目的是清楚金属表面上的自然氧化膜，镁的酸洗有其自己的要求。
已经证明用下列溶液进行火化处理可以获得最好的结合力。
化学镀锌化学镀锌的目的是保障镀锌层与镁合金结合牢固，又能防止镀液的腐蚀，又能为随后的镀层提供电化学性表面。
用自来水配制镀液，但是严防有铁和其他严重金属污染。
杂质铬是最后害的，及时含量很少，也能抑制锌沉积。
在容许范围内镀锌层晶粒大小和厚度都可以通过加入碱金属氟化物来控制。
加入碳酸钠是为了调整PH值达到最佳值10.2~10.4。
为了提高底层的防护性能，在锌底层再镀一层铜，也可以直接镀镍。
具体化学镀锌过程如下。
在脱脂和机械清理后，经过碱洗、酸洗和表面活化后的镁合金零件挂在不通电的浸锌槽中，可在镁合金表面直接沉积一薄层锌。
化学镀锌的基本工序，操作条件和槽体材料及流程。
浸锌后的膜很薄，仅为2.5微米，在进行任何标准电沉积之前，必须采用闪镀铜进行防护。
浸锌工艺和各个工序以及所使用的溶液。
间隙和镁合金电镀一样采用皂洗或者阴极清洗或者两者联合清洗，强碱溶液用于去除固体油脂和其他表面污染，其次酸洗去除去除氢氧化物的厚膜和碱洗不掉的污脏。
酸洗根据镁合金品种和其成型方法，来决定镀前所用的酸洗液，所有标准镁合金和其制品均可以采用硝酸铁酸洗法进行酸洗和化学光亮处理。
要求零件尺寸变化小或者没有变化的时候，可以在每升180克的三价铬水溶液中。
温度至沸点下进行酸洗。
它可以出去氧化物、腐蚀产物和其他污脏，而金属没有铭心啊损失，但是不能有氯化物污染。
镁合金的表面处理技术及其在材料工程中的应用
镁合金的表面处理技术及其在材料工程中的应用引言镁合金是一种重要的结构材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。
然而，由于其易氧化、易腐蚀等特点，镁合金的表面处理成为了解决其应用限制的重要环节。
本文将探讨一些常用的镁合金表面处理技术，并讨论其在材料工程中的应用。
表面处理技术一：阳极氧化阳极氧化是一种常见的表面处理技术，可以形成致密的氧化膜，提高镁合金的抗腐蚀性能和耐磨性能。
该技术主要是将镁合金作为阳极，在硫酸、硝酸等电解液中进行电解，使得表面形成一层氧化膜。
经过阳极氧化处理的镁合金表面具有较好的耐腐蚀性和附着力，可以延长其使用寿命。
表面处理技术二：化学镀化学镀是一种通过化学反应，在镀液中形成金属对镁合金表面进行覆盖的方法。
常见的化学镀方法有镀镍、镀铬等。
这种表面处理技术可以提高镁合金的耐腐蚀性和耐磨性，同时还可以改善其外观。
表面处理技术三：喷涂涂层喷涂涂层技术是一种将具有一定特性的材料涂覆在镁合金表面的方法。
这种技术可以改善镁合金的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
常见的喷涂涂层材料有陶瓷涂层、金属涂层等。
通过选择合适的喷涂涂层材料，可以满足不同工程的需求。
表面处理技术四：溅射溅射是一种利用高能离子束轰击镁合金表面，使其表面溅射出材料形成涂层的技术。
溅射涂层具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和抗疲劳性能，可以有效地提高镁合金的使用寿命。
此外，溅射还能够改变镁合金的表面电子结构，从而改善其光学性能。
应用一：航空航天领域镁合金在航空航天领域有着广泛的应用。
通过表面处理技术，可以提高镁合金的耐腐蚀性，增加其在腐蚀环境下的使用寿命。
此外，表面处理技术还可以改善镁合金的表面硬度和耐磨性，提高其在高速飞行中的应力承载能力。
应用二：汽车工业领域镁合金在汽车工业中也有着重要的应用前景。
通过表面处理技术，可以提高镁合金的整体性能，如抗腐蚀性、耐磨性等，在汽车零部件的制造中起到了至关重要的作用。
特别是在电动汽车领域，镁合金的轻质化特点使得其成为理想的材料选择。
镁合金化其他表面处理
镁合金化其他表面处理一、前言镁合金的密度很小，是钢的四分之一、铝的三分之二，但镁合金的比强度却大于钢和铝，是最轻的金属结构材料。
因此，镁合金在电子产品、汽车、航空航天等需要高比强度金属材料的领域具备广阔的发展前景。
但是镁合金的化学活性高，在有机酸、无机酸和含盐的溶液中均会被腐蚀，且腐蚀速率较高，使得镁合金的应用受到了很大的限制。
表面处理技术在保持镁合金原有优良特性的同时能够有效地提高其耐蚀性能，且大部分表面处理技术工艺成熟、成本低廉，是改善镁合金耐蚀性能的有效手段。
常用的镁合金表面处理技术有电镀、化学镀、化学氧化、等离子电解氧化等。
二、镁合金表面处理技术2.1电镀和化学镀技术镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀2种。
由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。
目前，镁合金电镀工艺技术有2种工艺( 如图1所示) ，浸锌--电镀工艺和直接化学镀镍工艺。
为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在前处理溶液中添加F( F与电离生成的Mg + 形成MgF 沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀)。
镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。
通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的，这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。
结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在AZ91D镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。
测试表明，该晶态Ni-P合金层中晶体颗粒细小，镀层致密，耐蚀性能也优于传统的非晶态Ni-P合金层。
2.2等离子微弧氧化技术微弧氧化技术是近年来在铝合金阳极氧化处理技术基础上发展起来的一项新型表面处理技术。
一般认为微弧氧化过程分为4个阶段，一是表面生成氧化膜(二是氧化膜被击穿，并发生等离子微弧放电现象(三是氧化进一步向深层次渗透(四是氧化、熔融、熔固平稳阶段。
在微弧氧化过程中，当电压增大到某一值时，镁合金表面微孔中产生火花放电，使表面温度达2000?以上，利用这种微弧区瞬间高温的烧结作用直接在镁、铝、钛等金属表面原位生成陶瓷膜，这种膜的显微硬度可高达2500；3000HV。
镁及镁合金化学镀镀液配方
镁及镁合金化学镀镀液配方
以下是一种镁合金化学镀液配方：
镁盐：13-15 g/L
氨水：5-8 mL/L
硫酸镁：1-3 g/L
氯化铵：20-30 g/L
尿素：1-2 g/L
苯甲酸：0.5-1 g/L
柠檬酸二钠：10-20 g/L
聚乙二醇：0.5-1 g/L
这个镀液配方中的镁盐提供镁离子，氨水和硫酸镁用于调节镀液的pH值，氯化铵和尿素用于控制电导率，苯甲酸和柠檬酸二钠用于缓冲镀液的pH值，聚乙二醇用于改善镀液的润湿性能。
注意：此配方供参考，具体配方应根据具体的应用要求和条件进行调整。
操作过程中应注意安全，按照相关规范操作。
如果不确定，请咨询专业人士。
镁合金化学镀Ni-P及复合镀Ni-P-PTFE的研究的开题报告
镁合金化学镀Ni-P及复合镀Ni-P-PTFE的研究的开题报告一、选题背景随着工业技术的进步和人们对于高性能、高质量的要求不断提高，镁合金作为一种轻质、高强度的材料在航空、汽车、电子等领域中的应用越来越广泛。
然而，镁合金在使用过程中容易遭受腐蚀和磨损的侵袭，这会降低其使用寿命和可靠性。
因此，利用化学镀技术对镁合金表面进行保护和改性是一种有效的解决方案。
其中，Ni-P和Ni-P-PTFE复合镀层是一种较为常用的表面处理方法，能够有效提高镁合金的抗腐蚀性和耐磨性。
二、研究目的本研究旨在探究镁合金化学镀Ni-P及复合镀Ni-P-PTFE的工艺条件和表面性能，进一步了解其在抗腐蚀和耐磨等方面的优劣。
三、研究内容1. 研究镁合金化学镀Ni-P工艺条件的优化，包括电流密度、温度、pH值等因素的影响。
2. 研究镁合金表面化学镀Ni-P后的表面形貌、成分和耐腐蚀性能，对比其与其他表面处理方法的优劣。
3. 研究镁合金复合镀Ni-P-PTFE工艺条件的优化，包括PTFE含量、pH值、电流密度等因素的影响。
4. 研究镁合金表面复合镀Ni-P-PTFE后的表面形貌、成分和耐磨性能，对比其与其他表面处理方法的优劣。
四、研究意义1. 探究镁合金表面化学镀Ni-P及复合镀Ni-P-PTFE的工艺条件和表面性能，进一步提高镁合金的抗腐蚀性和耐磨性，增加其使用寿命和可靠性。
2. 为相关领域提供镁合金表面保护和改性的技术方案和理论基础。
3. 为镁合金材料的应用推广提供支撑和保障。
五、研究方法1. 实验室制备Ni-P和Ni-P-PTFE复合镀液，并优化其工艺条件。
2. 利用扫描电子显微镜、X射线荧光光谱仪等表征技术对镁合金表面化学镀和复合镀后的表面形貌和成分进行研究。
3. 采用电化学测试和磨损实验等方法，测试不同表面处理方法下镁合金的抗腐蚀和耐磨性能。
六、预期成果1. 建立镁合金化学镀Ni-P及复合镀Ni-P-PTFE的最佳工艺条件。
AZ31镁合金化学镀工艺及性能的研究的开题报告
AZ31镁合金化学镀工艺及性能的研究的开题报告一、研究背景：随着国民经济的发展和科学技术的进步，轻量化的材料越来越被重视。
AZ31镁合金作为一种轻质高强度材料，具有良好的物理、力学性能，广泛应用于航空、航天、军工、电子等领域。
然而，AZ31镁合金具有易氧化、强化难度大等缺点，因此对其表面处理的研究变得尤为重要。
化学镀是一种广泛应用于表面处理的方法，可以对AZ31镁合金进行防腐、增强性能等方面的改进。
因此，研究AZ31镁合金化学镀工艺及其性能，对于提高其性能具有重要的意义。
二、研究目的和内容：本研究旨在研究AZ31镁合金的化学镀工艺及其性能。
具体内容包括：1. 研究不同的化学镀工艺对AZ31镁合金表面的影响；2. 利用SEM、EDS、XRD等手段对不同表面处理后的AZ31镁合金进行分析；3. 考察化学镀处理后的AZ31镁合金耐蚀性、抗磨性等性能；4. 研究AZ31镁合金在不同工况下的性能，比较不同表面处理后的AZ31镁合金的性能差异。
三、研究方法：本研究采用实验方法，具体步骤包括：1. 制备符合要求的AZ31镁合金试样；2. 采用不同的化学镀工艺对镁合金试样进行处理；3. 利用SEM、EDS、XRD等手段对处理后的试样进行表征分析；4. 对不同处理方法的AZ31镁合金试样进行耐蚀性、抗磨性等性能测试；5. 比较不同处理方法的AZ31镁合金试样在不同工况下的性能表现。
四、研究意义：本研究对于探究AZ31镁合金的化学镀工艺及其性能，有着重要的意义。
一方面可为AZ31镁合金表面处理提供科学的理论基础，为其在实际应用中提供更好的保障。
另一方面，本研究的实验结果对于开发更具性能优异的轻质材料也具有重要的现实意义。
镁合金表面处理方法
镁合金表面处理方法镁合金是一种重要的结构材料，具有低密度、高比强度和良好的加工性能等优点，在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有广泛的应用。
然而，镁合金的表面容易受到氧化、腐蚀和磨损等损伤，因此需要进行表面处理，以提高其耐腐蚀性、抗磨损性和装饰性。
本文将介绍几种常见的镁合金表面处理方法。
一、阳极氧化处理阳极氧化是一种常用的镁合金表面处理方法，通过在强酸或弱酸溶液中使镁合金成为阳极，施加外加电压，使镁合金表面氧化生成一层致密的氧化膜。
这层氧化膜具有良好的抗腐蚀性能和耐磨损性能，能够有效地保护镁合金基体不受腐蚀和磨损。
此外，阳极氧化还可以通过调整电解液的成分和处理参数，控制氧化膜的厚度和颜色，实现镁合金表面的装饰效果。
二、化学镀层处理化学镀层是一种常用的镁合金表面处理方法，在镁合金表面形成一层金属或非金属的保护层，以提高镁合金的耐腐蚀性和装饰性。
常用的化学镀层方法包括电镀、化学镀锌和化学镀铬等。
其中，电镀是一种将金属离子还原成金属沉积在镁合金表面的方法，可以形成一层具有良好耐腐蚀性和装饰性的金属镀层。
化学镀锌和化学镀铬则是通过将锌或铬离子还原成保护层沉积在镁合金表面，形成一层具有良好耐腐蚀性的非金属镀层。
三、有机涂层处理有机涂层是一种常见的镁合金表面处理方法，通过在镁合金表面涂覆一层有机涂料，形成一层致密的保护层，以提高镁合金的耐腐蚀性和装饰性。
有机涂层可以分为有机溶剂型涂料和水性涂料两种。
有机溶剂型涂料通常由树脂、溶剂和助剂等组成，具有良好的附着力和耐候性，适用于各种镁合金表面的涂覆。
水性涂料则是以水为溶剂，具有环保性能好的特点，适用于一些对环境要求较高的场合。
四、物理气相沉积处理物理气相沉积是一种先进的镁合金表面处理方法，通过在真空条件下将材料原子或分子沉积在镁合金表面，形成一层致密的保护层。
常用的物理气相沉积方法包括物理气相沉积、磁控溅射和激光沉积等。
这些方法可以在镁合金表面形成一层具有高硬度、高耐磨损性和低摩擦系数的薄膜，提高镁合金的表面硬度和耐磨损性。
镁合金表面处理工艺
镁合金表面处理工艺通常包括以下几种方法：
1. 防腐蚀处理：镁合金具有较高的化学活性，在大气中容易产生腐蚀。
常见的防腐蚀方法包括电化学镀层、阳极氧化和化学镀等。
电化学镀层可以提供一层防腐蚀保护膜，而阳极氧化则能形成一层氧化层防护膜，增强抗腐蚀性能。
2. 表面硬化处理：镁合金的硬度相对较低，容易受到划伤和磨损。
为了提高表面硬度，常常采用热处理，如热压缩、热喷涂和热喷覆等方法，以增加表面层的强度和硬度。
3. 表面涂层处理：为了改善镁合金的耐磨性、防腐蚀性和美观性，可以采用表面涂层处理方法。
常见的涂层包括有机涂层、无机涂层和复合涂层等，可以选择合适的涂层材料和工艺来满足具体要求。
4. 表面改性处理：镁合金在一些特殊应用场景中需要具备特定的表面性能，如减摩、耐磨、耐高温、耐腐蚀等。
可以采用表面改性方法，如表面喷涂、表面机械处理、化学处理等，来实现对表面性能的改善和调控。
需要根据具体的应用需求和镁合金的特性选择适合的表面
处理工艺，以达到所需的功能和质量要求。
同时，在进行镁合金表面处理时，应注意工艺参数的控制、处理剂的选择和环境保护等因素。
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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论文课程名称：轻金属表面处理技术班级：学号：姓名：专业：应用化学成绩：镁合金化学镀技术研究进展摘要综述了镁合金化学镀技术的研究历史和现状，重点介绍了镀前处理工序的革新、镀液配方的优化、多元镀以及复合镀技术的开发，在此基础上指出了镁合金化学镀技术今后的发展方向。
关键词镁合金化学镀表面改性Abstract The development history of electroless planting on magnesium alloy is simply introduced and a review is made on the status of it.The research progress in the pretreatment,bath formula,polybasic and composite coating is focused.On the basic of them,the existing questions and development tendency of the electroless plating on magnesium alloy are indicated.Key words magnesium alloys,electroless plating,surface modification1.引言镁作为最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度高、弹性模量小、尺寸稳定、易于回收等优势。
随着镁加工工艺的改进，特别是环保标准的提高，镁合金逐渐成为继钢铁、铝之后的第三大金属结构材料，在汽车、航空航天、电子等领域有着广阔的应用前景，但是镁合金化学性质活泼，在侵蚀性环境中极易遭受腐蚀破坏，至今没有得到与其资源、性能相匹配的大规模的工业应用，因此，表面防护处理对于镁合金作为结构材料的应用具有十分重要的意义。
目前镁合金的表面处理方法主要有化学镀、电镀、化学转化、阳极/微弧氧化、有机涂装等。
其中化学镀技术以其设备投资少、不受工件尺寸和形状限制、镀层性能优越等优势日益受到关注。
常规金属的化学镀技术在20世纪40年代由A.Brenner和G.Riddell研制成功。
经过几十年的努力，针对铁基、铝基等处理对象，现已解决诸如镀液再生、镀液稳定性、镀层组织结构性能测试等问题。
化学镀技术已逐渐趋于成熟，并在航空航天、汽车、石化、机械、矿业、军事、3C等领域得到了广泛应用。
与铁基和铝基材料相比，镁合金属于难镀基材，其化学镀工艺更复杂、更困难。
原因如下：①镁化学性质活泼，自氧化薄膜在合金表面迅速生成，妨碍了沉积金属与基底形成金属－金属键，影响镀层/基体的结合强度；②镁在普通镀液中与其它金属离子置换反应剧烈，容易导致沉积的镀层疏松、多孔、结合力差；③镁合金的基体相和第二相有不同的电极电位，易形成腐蚀微电池，造成基体严重腐蚀，进而导致镀层沉积不均匀；④镁的标准电极电位低，镀层一般呈阴极性，必须保证无孔，否则会使基体金属产生严重的电化学腐蚀；⑤由于难以得到质量满意的镁合金铸件，基底表面的孔隙和夹杂可能成为镀层孔隙的来源。
因此，常规化学镀工艺并不适用于镁合金。
镁合金化学镀技术包括化学镀镍、化学镀铜、化学镀银等，其中，化学镀镍技术发展最快。
化学镀镍的基本原理是在不通电的情况下，用还原剂将镀液中的Ni２＋还原沉积在具有催化活性的基体表面，形成镍合金镀层。
根据所用还原剂的不同，化学镀技术可分为Ni-P镀、Ni-B镀等。
其中Ni-P镀所得镀层因具有良好的耐蚀性、耐磨性、焊接性和装饰性而应用最广，因此，镁合金化学镀一般指Ni-P化学镀。
镁合金化学镀工艺主要有浸锌法和直接化学镀镍法。
浸锌法所得镀层性能优良，与基体结力好，但是浸锌和预镀铜过程工艺复杂，控制难度大，并且使用了剧毒的氰化物，对环境和人体健康有严重危害。
此外，浸锌法不适用于高铝镁合金。
直接化学镀镍法解决了上述问题，成为目前最常用的镁合金化学镀方法之一。
虽然Dow直接化学镀镍法已被纳入美国ASTM标准，但由于镀前处理工序繁杂，且工艺配方中存在对环境和人体有害的铬酐、氟化氢等化合物，阻碍了该工艺的广泛应用。
另外，随着工业生产的发展，人们对镁合金化学镀技术提出了更高的要求。
因此，开展镁合金化学镀技术的深入研发成为重要的课题。
目前，对于镁合金化学镀镍技术的研究，主要集中于对直接化学镀镍法的改进和提高，包括前处理工艺的革新、镀液配方的优化、多元镀及复合镀技术的开发等。
2.前处理工艺的革新2.1 常规镀前处理工艺的改进化学镀镀前处理的实质是在预镀材料表面以一种保护膜取代另一种保护膜的过程，一般包括碱洗除油、酸性浸蚀和活化阶段。
前处理对镁合金化学镀成功与否起着决定性作用，不适当的前处理会引起镀层外观变差、结合力降低及孔隙率增加等严重质量问题。
工艺配方的无毒化是前处理工艺改进的主要方向。
目前的研究主要集中于酸洗和活化工艺的改进。
如胡文彬等用120g/L CrO3+1g/L KF 替代ASTM B480标准的酸洗配方，得到了耐蚀性更高的Ni-P合金镀层。
刘玉芬等对常用的两种酸洗配方和4种活化配方进行对比研究，通过正交实验得出最佳的前处理工艺组合，其中酸洗配方为H3PO4＋钼酸钠，避免了六价铬的使用，镁合金腐蚀电位由基体的－1.6V提高至－0.38V，腐蚀电流大大降低。
杨金花等研究了酸洗各因素对镀速、镀层表面状态、自腐蚀电流密度的影响，以及活化时间对基体表面形貌的影响，通过镀层对耐蚀性和耐磨性的测试，得出最佳酸洗工艺为CrO3240g/L，HNO3(68%)40ml/L，时间30s，室温。
2.2 新型镀前处理工艺的开发常规前处理工艺一般难以摆脱毒害化学品六价铬化合物以及氟化物等的使用。
近年来，科技工作者尝试将其他表面处理方法与镁合金化学镀镀前处理工艺相结合，取得了良好的效果。
涉及复合技术主要包括化学转化-化学镀、预镀-化学镀、微弧氧化-化学镀等。
化学转化膜一般较薄，耐蚀性有限，一般只能作防护底层。
以化学转化作为镁合金化学镀镀前处理的研究较为普遍。
如宋影伟等以焦磷酸钠为主要成分进行碱浸，先在基体表面得到一层磷化膜，增加基体表面粗糙度，再进行化学镀镍，避免了使用氢氟酸和六价铬等有毒物质，实现了镁合金化学镀无Cr６＋前处理。
杨培霞等采用环保型磷化工艺对镁合金进行化学镀镍前处理，镀层耐蚀性随磷化时间的延长先增加后减小，当磷化时间为75s时，镀层腐蚀电位比直接化学镀镍层正移640mv，腐蚀电流密度下降3个数量级。
崔作兴等利用高锰酸盐和磷酸盐为主要成分的酸性转化液进行镀前处理，所得镀层腐蚀电位正移了830mv。
霍宏伟等尝试了锡酸盐转化膜上化学镀镍，所得镀层结构致密，且极化过程中出现明显的钝化现象。
XipingLei等在钼酸盐转化膜上成功制得了高耐蚀的化学镀层。
XiufangCui等利用植酸盐化学转化处理作为镀前处理，有效利用植酸特殊的结构性能，实现了转化膜与镀层之间的完美结合。
腐蚀电流密度由镀前的3.02μA/cm2降至镀后的0.13μA/cm2。
国栋等通过在金属置换镍膜上进行化学镀镍，不仅简化了工艺过程，避免了酸洗和活化带来的环境问题，且所得镀层自腐蚀电位约为－0.35V，钝化区间达700mv。
贺忠臣等尝试了AZ31镁合金表面先碱性化学预镀镍之后二次镀镍的工艺，所得非晶态高镀层钝化区间接近800mv，钝化区的腐蚀电流密度小于0.01μA/cm2，耐腐蚀性能明显优于单一的化学镀镍层。
电镀具有镀速快、镀层平整的特点，焦亮等将电镀锌作为化学镀镍的镀前处理技术，所得镀层均匀、致密，外观质量良好且与基体结合牢固。
微弧氧化与化学镀工艺有效结合用于镁合金表面处理，最早由LiuZhenmin 做了大胆尝试。
李建中等做了类似研究，通过对微弧氧化膜进行敏化、活化、还原，再进行化学镀镍得到了致密、颗粒细小、硬度高达10195MPa且耐蚀性能显著提高的化学镀层，并实现了“绿色无氟”的化学镀镍处理。
蒋百灵等对镁合金微弧氧化处理后，通过碱性预镀镍后再进行化学镀镍，所得镀层腐蚀电位达－1.0V左右。
张永君基于对镀覆技术和微弧氧化技术相关机制的认识，充分利用两者的优势尤其是微弧氧化陶瓷膜兼具耐蚀性和多孔性的特征，将表面陶瓷化和表面合金化技术有机结合起来，解决了现有镀覆技术中存在的工序繁杂、成本高、污染大、效果不尽理想等诸多问题，成功开发出以氟化钠和磷酸盐为电解液主要成分的微弧氧化镀前处理新技术，利用该技术镁合金经微弧氧化处理后可直接进行化学镀镍，免去了敏化、活化等步骤，大大简化了工艺，降低了成本，且所得镀层综合性能远远优于Dow接化学镀镍层。
3.镀液配方的优化3.1 镍盐及还原剂筛选镍盐和还原剂是化学镀液的最主要成分。
镁合金化学镀用镍盐主要包括次磷酸镍、醋酸镍、硫酸镍、氯化镍和碱式碳酸镍等。
其中次磷酸镍和醋酸镍因价格昂贵，不适合规模化工业应用，研发价值不大。
镁合金在含SO4２－或/和Cl-的水基介质中，具有较大的腐蚀速度，易在表面形成松散的粉状沉积物，导致镀液过早分解，无法得到致密的镀层。
因此，在镁合金化学镀技术研发和应用的早期阶段，多以碱式碳酸镍为主盐。
但是碱式碳酸镍存在成本高、水溶性差、镀液寿命短等突出问题。
针对这些问题，刘新宽等使用硫酸镍代替碱式碳酸镍作为镍源，通过添加适量的Ｆ－抑制基体腐蚀，在AZ91D合金上制得了耐蚀性好、硬度和结合力较高的镍磷镀层。
随后胡波年、JianzhongLi等先后对硫酸镍和碱式碳酸镍进行了对比研究，都以硫酸镍为主盐获得了性能优异的镀层，进一步验证了硫酸镍作为镁合金化学镀镍主盐的可行性，大大降低了镀液成本，也扩大了镁合金化学镀技术的应用空间。
次磷酸钠(NaH2PO3·H2O)是强还原剂，可将金、银、汞、镍、铬、钴等金属离子还原成原子，以其价格低廉、水溶性好、镀液易控制等优点成为镁合金化学镀Ni-P还原剂的首选。
次磷酸钠还原性强，因此其在镀液中的浓度不宜过高，否则氧化－还原反应生成高浓度的H2PO3－会与溶液中的Ni２＋形成亚磷酸镍沉淀，造成镀液失效。
研究表明，镀液中镍离子与还原剂的最佳物质的量比为0.4左右时，镀液使用寿命最长，且镀层质量良好。
3.2 添加剂镀液中除主盐和还原剂外还包括各种添加剂，主要有配位剂、稳定剂、加速剂、pH调节剂以及光亮剂、抑制剂和表面活性剂等。
配位剂即络合剂，是镀液的主要成分之一。
镀液性能的差异、寿命主要取决于配位剂的选用及其配伍。
常用的配位剂有十二磺基水杨酸、乳酸、酒石酸、柠檬酸及其钠盐、乙酸钠等，其中柠檬酸应用最广。
陈志勇等对十二磺基水杨酸、柠檬酸钠和柠檬酸3种配位剂做了对比研究，结果表明，柠檬酸络合性能最好，镀层含磷量最高，且利于镀液稳定，起到了稳定剂的作用；十二磺基水杨酸性能最差。