镁合金化学镀镍磷研究
化学镀镍磷合金工艺的研究文献综述(二)
引言概述：
化学镀镍磷合金工艺是一种常用的金属表面处理方法，具有较高的耐腐蚀性和耐磨性。
本文旨在综述相关的研究文献，深入探讨化学镀镍磷合金工艺的研究进展、工艺参数优化、合金特性及其应用领域。
正文内容：
1.工艺研究进展
1.1传统化学镀镍磷合金工艺
1.2改进型化学镀镍磷合金工艺
2.工艺参数优化
2.1镀液成分优化
2.2温度和镀液pH值优化
2.3电流密度和镀液搅拌速度优化
2.4镀液中添加剂优化
3.合金特性研究
3.1镀层结构和成分分析
3.2镀层显微硬度和耐磨性研究
3.3镀层的结晶性质和晶体生长机制
4.应用领域
4.1电子电镀应用
4.2汽车工业应用
4.3航空航天应用
4.4冶金工业应用
4.5其他领域应用
5.工艺优缺点及未来发展趋势
5.1工艺优点
5.2工艺缺点
5.3未来发展趋势
总结：
综合上述研究文献，化学镀镍磷合金工艺在金属表面处理中具有广泛的应用前景。
不论是传统工艺还是改进工艺，都可以通过优化工艺参数来提高镀层的性能。
相关的合金特性研究有助于深入了解镀层的显微硬度、耐磨性等性能指标。
不同领域都可以找到该工艺的应用，例如电子电镀、汽车工业和航空航天等。
该工艺也存在一些缺点，如镀层中可能含有杂质等。
未来的发展趋势应该在提高工艺的经济性、环境友好性和镀层性能方面进行进一步的研究与改进。
镁合金化学镀镍工艺的研究综述
镁合金化学镀镍工艺的研究综述作者：郑忠来源：《科学与财富》2016年第34期（西北民族大学化工学院）摘要：由于镁合金和铝合金是轻质工程材料，并具有许多优良性能，如密度小，强度高，易于压力加工等特点，在军工、汽车、航空航天，摩托和电子通讯等行业中得到广泛的应用，成为一种常用的结构材料。
本文综述镁合金化学镀镍工艺的研究进展及其最新技术。
关键词：镁合金；镀镍；进展镁合金的性质镁合金是一种轻质合金材料，是最轻的结构工程材料，具有优异的减震以及导热性能，对电磁干扰具有优良的屏蔽作用，并可回收利用。
镁合金具有许多这些优良的物理和机械性能，能够满足各行各业应用的要求，与目前的其它的主流材料相比，具有如下几个独特的优点：（1）镁的密度是1.74g·cm3，作为常用金属材料中最轻的一种工程金属材料，很适合制造壳体类制品；镁合金的密度约为铝的2/3，钢铁，锌的1/4左右。
同样的零部件，锡制品的质量是镁合金制品的三倍，钢制品是镁合金制品的两倍。
这一特性能够极大地推动轻型手提类产品的发展以及降低车辆等机械的耗能。
（2）机械加工性能以及热成型性能优异。
易于加工且长期使用不易变形。
镁合金特殊的晶体结构使Mg合金具有特殊的机加性能。
（3）可回收。
废旧镁合金铸件可再熔化，并作为AZ91D，AM60或AM50的二次材料进行铸造。
这种特点即符合环保要求，又使其比塑胶等材料更具有吸引力。
镁合金可再生利用的特性不仅节约大量资源，还符合环保要求。
（4）比强度高和比刚度大。
镁合金的比强度不仅高于某些高强度钢，甚至比铝合金高。
在同等刚性条件下，1kg镁合金的坚固程度等于18kg铝和2.1kg钢。
镁合金具有较高的比强度高和比刚度。
（5）镁合金比铝合金有更大的承受冲击载荷的能力，能量衰减系数大。
在35～100MPa 应力下，镁合金的衰减系数是铝合金的15～25倍，可以作为汽车方向盘及所有转向系统的理想组成材料。
镁合金具有极佳的减震性能，是汽车和摩托车等交通工具理想的材料。
复合配位剂对AZ 31B镁合金酸性化学镀镍-磷合金的影响
・
电镀 与 环 保
第 ３ 卷第 ５ （ １ 期 总第 １１ ・ ３ ・ ８ 期） ７
化 学镀 ・
复 合 配 位 剂 对 ＡＺ １ 镁 合 金 酸 性 ３ Ｂ 化 学 镀 镍 一 合 金 的 影 响 磷
Ｅｆ ｅ ｔ ｍ ｐｏ ｎｄ Ｃｏ ｐｌ ｘｉ ｅ ｔ ｏ ｉ ｃ Ｅｌ ｃ ｒ ｌ ｓ ｆ ｃ ｓ ｏｆＣｏ ｕ ｍ ｅ ｎｇ Ａｇ ｎ ｎ Ａｃ ｄｉ ｅ ｔ ｏ ｅ ｓ
（ ）碱 洗 １
Ｎａ Ｏｇ Ｌ， ３ Ｏ ０ｇ Ｌ， ５ ７ ＯＨ ５ ／ ＮａＰ ４１ ／ ６ ～ ０℃ ， Ｏ １
ｍｉ ｎ。
（ ）一 步酸洗 一 ２ 活化 ［ ４ ］
质量 分 数 为 ８ ５％的 Ｈ。 Ｏ ０ ｍＬ Ｌ， Ｂ Ｐ ５ ／ Ｈ。 Ｏ。
３ ／ ＮＨ４ ２ Ｏｇ Ｌ， 温 ， ｉ 。 ０ｇ Ｌ， ＨＦ ／ 室 ６ １ｒ ｎ ａ
、
g
为镍 磷合 金
一
图 1
2 2
复合配 位剂 的质 量浓 度 比对镀速 的影 响
的密度 取
，
8
．
1 g
c ／m
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；S
为试 样 表 面 积
，
c m
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为施
．
复 合 配 位 剂 的质 量 浓度 比对 表面 形 貌 的影 响 图
2
镀时间 h
，
。
为 复 合 配 位 剂 的质 量 浓 度 比对 镀 层 表 面 形
极 铂 电极 为对 电极 测 试 试 片 为 工 作 电 极 扫 描 速
，
，
，
率为
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s V ／
。
(4 )
探究镁及镁合金表面电镀镍工艺
当代化工研究Modern Chemical Research 2020•10工艺与设备探究镁及镁合金表面电镀镣工艺*杨向波(厦门宏发密封继电器有限公司福建361021)摘耍：本文会深入研究镁及镁合金表层电镀铢工艺手段，并提出具体餉执行方案.采取特殊的工艺方式对镁进行前期磨合，在运用酸性光亮镀镰的方法，从镁及镁合金表面获取镰镀层，从而保证工序的完整性.同时，还需要考虑前处理工艺、电流强度和添加剂的使用量对镀层的影响，为此，可以整合使用显微镜、微型扫描仪、电子探针等工具对镀层中的物质性能进行全方位的检测和研究.关键词：镁合金；电镀镖工艺；技术探究中图分类号：T文献标识码：AStudy on Nickel Plating Process on the Surface of Magnesium and Magnesium AlloyYang Xiangbo(Xiamen Hongfa Sealed Relay Co.,Ltd.,Fujian,361021)Abstracts In this paper,the process of nickel plating on the surface of magnesium and magnesium alloy is studied,and the specific implementation scheme is put f orward.A special process is adopted to run in the magnesium in the early stage,and the method of a cid bright nickel plating is used to obtain the nickel coating f rom the surface of m agnesium and magnesium alloy so as to ensure the integrity of t he p rocess.At the same time,we need to consider the influence of p retreatment p rocess,current intensity and the use of a dditives on the coating.Therefore,we can integrate the use of m icroscopes,micro scanners,electronic p robes and other tools to test and study the material p roperties of t he coating in an all-round way.Key words:magnesium alloy；nickel p lating p rocess\technical research引言镁及镁合金具有高强度、密度小的特点性能，结构也比较稳定，应用在各个领域中，有着比较广阔的发展前景。
AZ91镁合金直接化学镀镍层的制备及性能研究的开题报告
AZ91镁合金直接化学镀镍层的制备及性能研究的开题报告一、研究背景及意义随着工业生产和科技的不断进步，镁合金正被广泛应用于航空、汽车、船舶和轻工等领域，因其具有密度低、强度高、刚性好、良好的耐腐蚀性等优点。
然而，由于镁合金表面易受到氧化、腐蚀等因素的影响，同时其电化学活性较高，导致常规表面处理难以得到满意的效果，在保护镁合金表面方面存在一定的难度。
目前，大部分研究都是通过电化学方法制备AZ91镁合金表面的化学镀镍层，但该方法存在工艺复杂，成本较高，对设备、操作要求高等缺点。
因此，探究一种新的直接化学方法制备AZ91镁合金表面的化学镀镍层的工艺以及其性能具有重要的意义。
二、研究内容和方法2.1 研究内容本研究的主要内容是探究一种新的直接化学方法制备AZ91镁合金表面的化学镀镍层，并研究其性能，具体包括以下几个方面：（1）制备AZ91镁合金表面的化学镀镍层的最佳工艺参数。
（2）分析化学镀镍层的成分、表面形貌和结构特征。
（3）研究化学镀镍层的耐腐蚀性、硬度和抗磨损性能等。
2.2 研究方法本研究将采用以下研究方法：（1）制备AZ91镁合金表面的化学镀镍层的方法：采用一种直接化学镀镍的方法，即在含有镍离子的化学镀液中加入适量的还原剂，直接在AZ91镁合金表面上沉积出镍层。
（2）表征化学镀镍层的成分、表面形貌和结构特征：采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪等分析仪器对化学镀镍层的成分、表面形貌和结构特征进行分析。
（3）测试化学镀镍层的耐腐蚀性、硬度和抗磨损性能等：采用腐蚀试验、硬度试验和摩擦磨损试验等方法对化学镀镍层的性能进行测试。
三、预期研究结果（1）建立一种新的直接化学方法，制备AZ91镁合金表面的化学镀镍层，并确定最佳的工艺参数。
（2）深入研究化学镀镍层的成分、表面形貌和结构特征。
（3）研究化学镀镍层的耐腐蚀性、硬度和抗磨损性能等，比较该方法制备的镍层性能与传统方法的差异。
（4）为进一步推广和应用该方法提供科学依据和技术支持。
镁合金化学镀Ni-P合金和脉冲电镀Zn-Ni合金组合镀层
Ｌ ｂｏ ａｏｙ ｆ ｒＣｏｒ ｓｏ ｎｄ Ｐ ｏｅ ｔｏ ａ ｒ ｔｒ ｏ ｒｏ ｉ ｎ ａ ｒ ｔ ｃｉｎ，Ｉ ｓｉｕ ｅｏ ｔｌＲｅ ｅ ｒ ｈ，Ｃｈ ｎ ｓ ａ ｅ ｆＳ ｉｎ ｅ，Ｓ ｅ ｎ ｔｔ ｔ ｆＭｅ ａ ｓ ａ ｃ ｉ ｅ ｅＡｃ ｄ ｍｙ ｏ ｃｅ ｃ ｈ ｎ—
ｙｎ １０ １ ， ｈｎ ） ａｇ ０ ６ Ｃ ｉａ １
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｏ ｉ ａｉｎ ｃ ａ ｉ ｇ ｏ ｌ ｃｒ ｌｓ ｌｔｄ ＮｉＰ ｎ ｕ ｓ ａｅ — ｓ ｐ ｅ ａ ｅ ｎ ｍａ — ｓ ｒ ｃ ： ｃ ｍｂ ｎ ｔｏ ｏ ｔｎ ｆｅｅ ｔｏｅ ｓ ｐ ａｅ － ａ ｄ ｐ ｌｅｐｌｔｄ Ｚｎ Ｎｉｗａ ｒ ｐ ｒ ｄ ｏ ｇ
孙 硕 李永强 董 四清 迟松 江 严川伟 ， ， ， ，
（ ．沈 阳工业 大学 理学 院 ， 宁 沈 阳 １０ ７ ；．中国科学 院金属 研究 所 金 属腐蚀 与 防护 国家 重点 １ 辽 １１８２
实验 室 ， 宁 沈 阳 １０ １ ） 辽 １０ ６
摘要 ： 镁 合金 表 面制备 了化 学镀镍 ． 合 金和 脉 冲电镀 锌一 合金 组合 镀层 。 采 用扫 描 电镜 、 在 磷 镍 能谱 仪 考 察 了镁 合金 化 学镀 Ｎ ． ｉ Ｐ合金 和 电镀 锌 ． 合金 组 合 镀层 的形 貌 和 成 分。 结果 表 明， 镍 组合 镀 层 表 面均 匀、 密 、 明显缺 陷。采 用 电化 学测试 系统 对 组合镀 层 进 行 了动 电位 扫 描极 化 曲线测 试 。 致 无 研 究 了镀层 腐蚀后 的表 面形 貌和成 分 。结果表 明， 腐蚀介 质 中， 在 电镀 锌－ 合 金层 首 先发 生 腐蚀 ， 镍 之 后发 生化 学镀镍 层 的腐蚀 ， 电镀 锌一 合 金层 不仅 对化 学镀 镍 底 层 的腐 蚀起 到 机械 保 护 作 用 ， 镍 还 作为牺 牲 阳极 起 到 电化 学保 护作 用 ， 因此延缓 了腐蚀 介质 对镁合金 基 体 的腐蚀 。 关 键 词 ： 合金 ； 学镀 ； 冲 电镀 ；组合镀 层 ；腐蚀行 为 镁 化 脉 中 图分 类号 ： Ｇ ７ ．４ Ｔ １４ ４ 文献 标识 码 ：Ａ
化学镀镍磷合金工艺研究
化学镀镍磷合金工艺研究王孝镕顾慰中摘要化学镀镍磷合金由于其优良的性能在工业上得到了广泛应用。
为改进传统工艺所存在的不足，采用乳酸-柠檬酸混合络合剂体系研究了络合剂、温度、pH值及稳定剂对沉积速度的影响。
优选出一种最佳工艺。
该工艺稳定、沉积速度高、成本低，所得镀层平整、光亮、孔隙率低、硬度高，具有很好的应用价值。
关键词: 化学镀镍磷合金Study of Electroless Nickel-Phosphorus Plating ProcessWANG Xiaorong GU WeizhongAbstract: Electroless nickel-phosphorus alloy deposits have been widely adopted in industries for theirexcellent properties. In view of the weaknesses of traditional techniques, acidic system with mixed complexant of latic acid and sodium citrate was adopted. The effect of complexant, temperature, pH value and stabilizer on deposition rate was studied. A process has been optimized with strengths such as high stability, fast plating rate, low cost, smooth and bright deposits, low porosity and high hardness.Keywords: electroless plating, nickel-phosphorus1 引言化学镀镍磷含金由于其优良的耐磨、耐蚀、磁屏蔽性以及适用于各种材料(包括非金属材料)的复杂零件的施镀，已广泛应用于航空、航天、电子、石油和化工等工业。
镁合金化学镀镍及多层复合镀层研究的开题报告
镁合金化学镀镍及多层复合镀层研究的开题报告一、研究背景及意义镁合金作为一种轻质、高强度、耐腐蚀、易加工的新型材料，已经广泛应用于汽车、航空航天、军工等领域。
然而，由于其表面易受到氧化、腐蚀等影响，使得其应用面临一定的困难。
因此，为了进一步提高镁合金的表面性能，需要开展相关研究，其中包括化学镀镍及多层复合镀层技术的研究。
化学镀镍技术以其良好的防腐性、耐磨性等优点，被广泛应用于各个领域。
在镁合金表面化学镀镍可以提高其表面的综合性能和质量，且通过控制镀液组分和工艺参数，可以获得不同的表面处理效果，为镁合金应用提供了更多的可能性。
多层复合镀层技术将不同的金属或合金镀层分层成多层，可以将不同材料的性能优势充分地发挥出来。
在镁合金表面多层复合镀层研究中，通过选择合适的镀液组分和制定适当的工艺参数，可以获得不同组合的多层复合镀层，并得到理想的表面效果，可用于提高镁合金表面的耐腐蚀性、抗磨性和耐高温等性能。
因此，针对镁合金表面化学镀镍及多层复合镀层技术的研究，有着重要的学术和实际应用价值。
二、研究内容及研究方法（1）研究内容：1. 了解镁合金表面化学镀镍的机理和影响因素，确定最佳的化学镀镍工艺参数，提高镀层的质量和表面效果。
2. 研究镁合金表面多层复合镀层的制备工艺条件，确定镀液组分和工艺参数，以得到高质量、具有优异性能的复合镀层。
（2）研究方法：1. 通过文献资料和分析镁合金表面化学镀镍的机理和影响因素，建立化学镀镍的反应模型，设计化学镀镍的实验方案，调节各项工艺参数，确定最佳的镀液组分和镀镍工艺。
2. 设计不同的多层复合镀层实验方案，探讨不同材料组合下的复合镀层性能，并通过表面形貌观察、物理性质测试等方法对复合镀层进行表征和分析，寻求应用于镁合金表面的最优多层复合镀层技术。
三、预期研究结果及意义1. 通过对镁合金表面化学镀镍的研究，可以获得最佳的工艺参数和镀液组分，提高镀层的质量，提高镁合金的表面性能。
2. 研究镁合金表面多层复合镀层技术，可以获得不同材料组合下的复合镀层，并确定最优方案，提高镁合金的表面耐腐蚀性、抗磨性和耐高温性能。
镁合金镀镍铜磷合金方案
方案1.镁合金镀镍铜磷合金方案原料配比（g）配制方法：将各组分溶于水，搅拌均匀即可。
原料配伍：本品各组分配比范围为（g）：硫酸镍12~32、次亚磷酸钠11~32、柠檬酸12~27、氟化氢铵8~29、硫脲0.0002~0.0012、十二烷基硫酸钠0.01~0.05、硫酸铜0.08~0.35、制备步骤：1.前处理1.砂纸打磨：用60、200、400、800耐水砂纸进行打磨，知道表面光亮且无明显划痕。
2.丙酮清洗：用丙酮进行超声波清洗约10分钟。
3.碱洗：碱洗液成分中NaOH 15g/L；Na2CO3-10H2O 22.5g/L；温度80℃，时间10min。
4.酸洗：CrO3 200g/L；KF 1g/L，室温，酸洗时间为5~15min，优选在10min。
5.活化：用HF（40%）进行活化，HG浓度为10ml/L，室温下活化时间是10min。
（2）化学镀（2）经前处理后的镁合金基体浸入到本品的镀液中，不停的搅拌镀液，化学镀温度为80~85℃，pH为6.5~7，施镀时间1~2h。
（3）热处理：250~300摄氏度，保温2~4h.方案2.低温化学镀Ni-Cu-P方案原料配比（g）配制方法：按照配方准确称取各固体药品并用少量的蒸馏水溶解；将镍盐的溶液在不断搅拌下倒入含络合物的溶液中；后加入还原剂溶液并搅拌；后分别将稳定剂、缓冲剂溶液在充分搅拌下倒入；定容，用蒸馏水稀释并计算体积；用氨水调整pH至5.8~6.4；过滤除去镀液中的沉淀物即可使用。
原料配伍：本品各组分配比范围（g）：硫酸镍35~40、硫酸铜0.2~0.4、次磷酸钠25~30、乙酸钠8~10、柠檬酸钠25~30、乳酸22~28mL、丁二酸8~10、甘氨酸0.01、氟化氢铵0.2、碘化钾0.008、硫脲0.0015、加水至1L。
其中，硫酸镍和硫酸铜为镀液的主盐；次硫酸钠为还原剂；乙酸钠为缓冲剂；柠檬酸三钠是主络合剂；乳酸为辅助络合剂；丁二酸、甘氨酸和氟化氢铵为联合加速剂；碘化钾、硫脲为稳定剂。
AZ91D镁合金直接化学镀镍性能研究
示 ， 对 于 表 面 未 进 行 化 学 镀 Ｎｉ 相 — Ｐ的 镁 合 金 基 体 ＨＶ７ １来说 ， 硬度 值提 高 了近 ８倍 。
结合 力 的检测方 法根 据 Ｇ ／ ３ １— ２ 行 热 Ｂ Ｔ１ ９ ３９ 进 震 试 验 ， 品在 ２ ０℃的加 热 炉 内保 温 ２ｈ 取 出后 样 ５ ，
表 面形貌 ， Ｌ ｉ 显微 硬 度计测 试 了镀层 的显微 硬 度 ， Ｃ ｉ６ 用 ｅａ ｃ 用 ｈ６ ０电化 学 测量 系统 和 盐 雾 箱研 究 了镀 层
的耐蚀 性能 ， ａ ｌ Ｔ ｂｅ检测 其磨损 性 能 ， 结果 表 明 ， 所得镀 层 致 密 ， 亮 ， 光 结合 力好 ， 可有 效地保 护镁合 金 。
膜 处理 ， 阳极 氧化处 理 ， 弧氧化 ， 属涂层 ， 微 金 有机涂
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 化学镀 后镀 层 的表面 形貌 ．
由图 １可 以看 出 ， 合 金 试样 经 过 化学 镀 镍磷 镁
后 ， 面 可获得 Ｎｉ 表 — Ｐ镀 层 。镀 层 由胞 状 物 组 成 ， 致
密、 均匀 ， 无孔 隙存 在 ， 察 其 形 貌还 可 以发 现几 乎 观 所 有 的大胞都 由若 干 的小胞 组 成 ， 些 小 胞 之 间有 这 明显 的界线 ， 这些 连接小 胞 的界线 几乎是 直线 ， 温水 浴 、 描 电镜 、 ｅｃ 扫 Ｌｉ ａ显微 硬度计 、 ｈ６ ０ Ｃ ｉ６
使 用德 国产 的 ｌｉ ｅｃ ａ显微 硬 度 计 对镀 层 及基 体 的硬度 进行 测量 ， 载荷 ０ ９ 加 载时 间为 ２ ， ． ８Ｎ， ０Ｓ每
电化学 测量 系统 、 盐雾箱 等 。
３ｈ 。
本试 验 中采 用 机械 搅 拌 的方 式 ， 镀 时 间为 ３ 施 ｈ 所 得 镀层 的平 均厚 度 为 ３ ｚ 磷 的质 量 分数 在 ， ０／ ｍ，
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镁合金化学镀镍磷研究刘新宽 向阳辉 胡文彬 丁文江( 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室 上海 200030 )
文 摘 综述了镁合金化学镀镍的研究现状,重点论述了镁合金化学镀镍工艺的发展,包括DOW浸锌法及直接化学镀工艺以及对工艺的改进、应用情况和存在问题。报道了目前重点研究的问题,如提高耐蚀性、长周期使用与废水处理、镍沉积机制、镀层结合机制等,在此基础上指出了目前化学镀研究尚存在的问题及发展方向。关键词 镁合金,化学镀,机制
AReviewofElectrolessNickelPlatingonMagnesiumAlloys
LiuXinkuan XiangYanghui HuWenbin DingWenjiang( StateKeyLaboratoryofMetalMatrixComposite Shanghai 200030 )
Abstract Developmentofelectrolessnickelplatingonmagnesiumalloysisoverviewedinthispaper,includingDOW′szincimmersiontechnologyanddirectelectrolessdepositionmethod,aswellastheirapplicationsandexistentproblems.Somesignificantresearchingtopicssuchasmechanismofnickeldepositionandadhesion,disposaltoliquidwaste,andcorrosionresistancearealsopresented.Afuturedevelopmentviewisthengiven.Keywords Magnesiumalloys,Electrolessnickelplating,Mechanism
1 引言镁合金具有密度小、比强度、比刚度高,阻尼性、切削加工性、铸造性能好等优点,在汽车、机械、航空航天领域,便携式电子仪表、计算机、手动工具及照相机部件等方面正得到日益广泛的应用。近年来,镁合金应用量在世界范围内的年增长率高达20%,显示了极好的应用前景,但是耐蚀性差是镁合金广泛应用的障碍之一。为了对镁合金提供保护,已经研究开发了许多表面处理方法和工艺,如化学氧化、阳极氧化、电镀或化学镀等[1]。与其它方法相比,在镁合金上进行化学镀镍磷处理,不仅可以获得高的耐蚀性和耐磨性,而且能够在形状复杂的铸件上得到厚度均匀的镀层,镀层的性能可以根据不同的要求进行调节,在要求表面具有导电、导热性、钎焊性的场合,更是一种不可替代的表面处理方法。围绕镁及镁合金的化学镀镍磷的研究与开发,世界各国都投入了相当大的人力物力,研究开发了多种化学镀镍的工艺方法,而国内这方面的研究很少。本文综述了镁合金化学镀研究的进展,指出研究尚存在的问题及今后研究的重点。2 镁合金化学镀基本工艺镁合金化学镀镍磷工艺与相比其它基底如钢铁、铝及铝合金的化学镀工艺要复杂和困难[2],因
为:(1)Mg很活泼,MgO在合金表面迅速生成,妨碍了沉积的金属与基底形成金属—金属键;(2)Mg在普通镀液中与其它金属离子置换反应很激烈,而这一置换层通常是松散无结合力;(3)第二相(如γ相、稀土相)有不同的电化学特性,可能导致沉积不均
收稿日期:2000-12-08;修回日期:20001-04-09刘新宽,1970年出生,博士,主要从事镁合金表面处理的研究工作
—21—宇航材料工艺 2001年 第4期匀;(4)难以得到质量满意的铸件,基底表面的孔隙和夹杂可能成为镀层孔隙的来源。由于镀层的标准电位远大于Mg合金基底,所以镀层必须保证无孔,否则任一通孔都会由于大的腐蚀电流而产生严重的电化学腐蚀,这可能比不镀的情况更糟。镁合金的电镀或化学镀研究开始于20世纪四五十年代,首先由Dow公司设计了浸锌法工艺[3,4],
这一工艺类似于铝合金的电镀或化学镀,以后对这一工艺进行了许多改进。但浸锌法仍是最常用的工艺之一。表1为Dow工艺的流程[5,6]。
表1 镁合金化学镀或电镀Dow工艺Tab.1 Dowtechnologyofeletrolessnickelplatingonmagnesiumalloys
流程序号 工序名称工艺条件1 丙酮或三氯乙烯脱脂 2 水洗 3 阴极清洗 4 水洗 5 酸洗 配方1 CrO3 180g/L Fe(NO3)3·9H2O 40g/L KF 3.5g/L 配方2 CrO3 180g/L腐蚀速度约 3μm/min室温 2min
时间 2min～10min腐蚀速度慢
6 水洗 7 活化 NH4HF2 105g/L
H3PO4 200g/L室温2min
8 水洗 9 浸锌 ZnSO4·H2O 30g/L
Na4P2O7 120g/L LiF 3g/L Na2CO3 5g/L pH 10.2～10.4
温度 80℃时间 8min
10 水洗 11 氰化物预镀铜 工艺1 CuCN 38g/L～42g/L KCN 64.5g/L～71.5g/L KF 28.5g/L～31.5g/L pH 9.6～10.4 工艺2 CuCN 38g/L～42g/L NaCN 50g/L～55g/L NaCO3 30g/L KNaC4H4O6·4H2O 40g/L～48g/L
pH 9.6-10.4
起始电流密度5A/dm2～10A/dm2工作电流密度1A/dm2～2.5A/dm2时间 6min温度 45℃～60℃
12 水洗 13 电镀或化学镀
—22—宇航材料工艺 2001年 第4期 浸锌法可以在镁及镁合金上成功进行化学镀。但是,浸锌法的缺点也很明显。(1)工艺复杂,共有十三步之多。(2)锌层不容易与基底结合牢固。在焦磷酸盐除去镁表面的氧化物与氢氧化物后,浸锌反应实际上是如下发生的(以AZ91为例):阳极(基体相)MgMg2++2e阴极(第二相)Zn2++2eZn在第二相上沉积的锌层是无结合力的,所以对最常用的高铝含量的合金如AZ91,浸锌法很难得到满意效果[7]。(3)由于铸件通常形状较复杂,在氰化物镀铜时,低电流密度区域,如凹槽小孔处,铜沉积慢,所以这一区域很难得到满意的镀层。(4)氰化物还会产生废物处理的问题。3 对浸锌法工艺的改进由于浸锌法有以上缺点,研究者对其改进的工艺大致可分为两种:一类是针对前处理,浸锌法的主要步骤浸锌与氰化物镀铜仍然保留;另一类是针对化学镀本身,其突出代表是直接化学镀工艺。3.1 前处理的改进对浸锌法前处理的改进主要是对工艺中的酸洗与活化的改进,如Olsen提出的NorskHydro工艺[8,9]以及Dennis提出的WCM工艺[10]。NorskHydro工艺采用的酸洗配方为:C2H2O4 10g/L湿润剂 0.5g/L活化液为碱性溶液活化,配方为:K4P2O7 65g/LNa2CO3 15g/LDennis又改进了NorskHydro工艺,采用K4P2O7/氟化物溶液代替K2P2O7/Na2CO3溶液作为活化液(WCM工艺)。为克服Dow工艺处理高铝含量镁合金如AZ91镀层质量不理想的缺点,Chen等人[11]又提出了改进方法,采用两步活化法,即在酸性活化后,再加入碱性活化,据称在AZ91上可得到效果很好的镀层。3.2 直接化学镀工艺近年来,不经过浸锌与氰化物预镀铜,通过在化学镀液中加入氟化物和控制pH值的直接化学镀镍方法逐渐受到重视,这一工艺最初也是由Dow公司设计的,主要包括碱洗、酸洗、活化、化学镀等几步[12]。近来报道Ingram&Glass公司运用这一工艺进行直接化学镀的研究开发生产,取得了突破,已实现了规模化生产,已生产了上百万件产品[13]。碱洗的目的是为了除去镁合金表面的油脂和污物,但由于镁的化学性质不同于铝,在强碱溶液中不会受到腐蚀,所以可以使用适用于低碳钢的碱洗溶液,只要pH值大于11。碱洗液一般包括氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐以及一些表面活性剂,浓度在30g/L～90g/L,温度在70℃～100℃之间。酸洗从本质上讲是为了除去金属表面的氧化物,松散附着的冷加工金属屑和已经嵌入表面的污垢。酸洗一般以铬酸为基,但为安全起见,有时也可以不用铬酸。Dow工艺的酸洗液为:含铝合金 CrO3 120g/L HNO3(70%) 110mL/L
其它合金 CrO3 60g/L HNO3(70%) 90mL/L
酸洗时间为 20s～2min在化学镀工艺中,活化的目的在于进一步去除工件表面的氧化物,并且去除从酸液中带来的任何残留铬酸盐。一般采用氢氟酸,为了安全和健康,采用NH4HF2代替氢氟酸,浓度为60g/L～90g/L,但是这样做会导致施镀窗口减小,不容易得到黏附性良好的镀层。Dow工艺的活化液为:含铝合金 HF(70%) 220mL/L其它合金 HF(70%) 54mL/L化学镀配方为:2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O 10g/LHF 10mL/LC6H8O7 5g/LNH4HF2 10g/LNaH2PO2·H2O 20g/LNH4OH 30mL/LpH 6.0～6.5温度 75℃～80℃由于镁合金化学性质活泼,为控制基体的腐蚀,镁合金的化学镀液中不含SO42-或Cl-,作为杂质,
允许其少量存在。这样排除了使用硫酸镍或氯化镍—23—宇航材料工艺 2001年 第4期