AZ61鎂合金化學(xué)鍍鎳及陽極氧化研究.pdf

1、本文采用化學(xué)鍍和陽極氧化兩種方法來改善AZ61鎂合金的表面性能?；瘜W(xué)鍍鎳可以較大幅度的改善鎂合金的硬度、耐腐蝕性，而陽極氧化適用于對硬度和耐蝕性要求不太高的環(huán)境下。 本文的主要工作、研究方法和結(jié)果分別敘述如下。 1．化學(xué)鍍前處理研究 鎂合金化學(xué)活性高，在其上化學(xué)鍍時需要對環(huán)境污染較大的前處理工藝和特定的鍍液。本文采用全因子方法設(shè)計試驗；對每個前處理步驟均選用多種工藝，并有針對性的提出了新的低污染的前處理工藝

2、；通過不同前處理試樣上化學(xué)鍍的結(jié)果判定前處理效果。研究結(jié)果表明，在本文提出的前處理工藝下所獲得的化學(xué)鍍鎳層與文獻中的前處理工藝下獲得的鍍層的硬度、耐蝕性相當，但此工藝不含高污染物Cr0<,3>和HF。 2．化學(xué)鍍鎳過程分析 首先經(jīng)試驗確定了分析鍍液成分的方法；然后采用確定的化學(xué)分析方法對鎂合金的化學(xué)鍍鎳體系的鍍液進行了跟蹤分析檢測；依據(jù)鍍液檢測及其他試驗的結(jié)果綜合分析了化學(xué)鍍過程中的各類反應(yīng)。試驗結(jié)果和對化學(xué)鍍過程的

3、分析示出：化學(xué)鍍鎳正常進行時，次亞磷酸鈉的有效利用率約為35％，與其他體系的有效利用率接近。這也說明鎂基體上采用碳酸鎳體系化學(xué)鍍鎳服從常規(guī)的次亞磷酸鹽化學(xué)鍍鎳規(guī)律。到鍍液的第五使用周期時次亞磷酸鈉的有效利用率下降到21.5％，故第四周期結(jié)束時需要及時補充新液或添加相應(yīng)的有效成分以維持鍍液的正常使用。此時累計的試樣面積與鍍液體積比例為2．4dm<'2>-L<'-1>。3．化學(xué)鍍鎳層及其性能的分析與影響因素 用X射線衍射分析了鍍層

4、的物相結(jié)構(gòu)；用掃描電鏡分析了鍍層的微觀形貌和成分；用維氏顯微硬度儀測定了鍍層的硬度；用電化學(xué)方法評價了鍍層的耐蝕性；用金相顯微方法檢測了鍍層的厚度。對鍍層進行了較低溫度的熱處理。研究了化學(xué)鍍過程中諸因素對上述各項檢測結(jié)果的影響。 XRD及SEM得到的信息表明，所獲鍍層磷含量在5.73％至8.58％之間，屬于中磷鍍層；鍍層是由微晶和非晶組成的混合體。次亞磷酸鈉的有效利用率在35％左右的前四個鍍液使用周期中，鍍層中磷含量隨鍍液使用周

5、期數(shù)呈增長趨勢，鍍層中胞狀物的大小呈減小趨勢。鍍層磷含量之所以增大，是由于鍍液中pH值降低，生成磷的副反應(yīng)加速所致。在所研究的范圍內(nèi)，影響鍍層硬度的工藝因素主要有鍍液使用周期數(shù)、熱處理和基體的表面粗糙度。在前四個鍍液使用周期中，鍍層硬度呈降低趨勢；熱處理使鍍層的硬度升高；機械拋光后可大幅度的提高鍍層的硬度。以上現(xiàn)象的原因文中進行了分析，還有待于進一步驗證。 研究結(jié)果表明，鍍層的厚度只與鍍液的使用周期數(shù)和施鍍時間有關(guān)。在相同的鍍

6、液使用周期中，施鍍時間越長，所得鍍層越厚。鍍液的使用周期數(shù)越小，相同時間內(nèi)所得鍍層也越厚。在鍍液第二個使用周期中施鍍1h所得鍍層的厚度為20.0～22,5um，施鍍2h所獲鍍層的厚度為32.5～37.5um。 影響鎂合金上化學(xué)鍍鎳層耐蝕性的因素主要有前處理、鍍液使用周期。其中前處理對耐蝕性有很大影響，認為前處理后試樣表面能形成無鉻且均勻一致的覆蓋膜是獲得良好耐蝕性鍍層的前提。經(jīng)前處理222和254處理后所得鍍層耐蝕性能比較高；

7、經(jīng)224前處理后由于試樣表面沉積層不均勻且含鉻、252前處理后試樣表面形成兩種鎂化合物的不均勻沉積層，故化學(xué)鍍后所得鍍層就多缺陷，耐蝕性能相對較差。鍍液第五個使用周期中所獲鍍層多缺陷，與前四個周期中所得鍍層相比耐蝕性差一些。 4．鎂合金上不良化學(xué)鍍鎳層的退除工藝 利用均勻設(shè)計方法研究了鎂合金基體上不良化學(xué)鍍鎳層的環(huán)保型電化學(xué)退除工藝。以退鍍效果和重新可施鍍性為指標得出適用的退鍍方案：TUl濃度：20g·L<'-1>；硝酸

8、鈉濃度：15g·1<'-1>；TU2濃度：4.0g·L<'-1>；電流密度：0.35A·cm<'-2>。5.AZ61鎂合金的陽極氧化 用正交試驗方法對鎂合金的堿性陽極氧化工藝進行了優(yōu)化研究；并對優(yōu)化條件下所獲氧化膜進行了性能和物相分析。該工藝所需電壓低于8V，電解液中不含鉻和氟，環(huán)保無毒。在最優(yōu)化條件下獲得的氧化膜為草綠色，膜層硬度和耐蝕性相對于基體都有了很大的提高。膜層主要成分是Mg(OH)2、MgSiO<,3>、Mg<,0.