镁合金化学镀镍工艺及机理研究 材料工程专业毕业论文.docxVIP

上海交通大学 博士后学位论文 镁合金化学镀镍工艺及机理研究 姓名：刘新宽 申请学位级别：博士后 专业：材料工程 指导教师：丁文江镁合金化学镀镍工艺和机理研究摘 镁合金化学镀镍工艺和机理研究 摘 要 化学镀镍是镁合金常用的一种表面处理方法，耐蚀、耐磨性很好且 镀层均匀，但目前这一工艺尚不够成熟，基础性的研究更为缺乏。本 文围绕着镁合金的预处理过程、化学镀工艺、镀层的性能和镀液的寿 命、镀层的初始沉积机制和结合机制以及不良镀层的退除等方面进行 了全面系统地研究。 采用重量损失、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS) 等方法对镁合金化学镀镍预处理过程的表面状况进行了研究。表明镁 合金化学镀镍的预处理是以一种保护膜取代另一种保护膜的过程，镁 基底始终处于保护之下。碱性除油、酸性浸蚀和活化形成的保护膜的 主要成分分别为Mg(OH)2、CrOOH和MgF2。 研究了镀液组成如配体浓度、还原剂浓度和操作条件如pH值对镍 沉积速度以及镀层磷含量的影响，得到了稳定的化学镀工艺。镀层中 性盐雾试验表明：厚度约40 u m的镁合金化学镀层可以承受约200hr 的中性盐雾腐蚀。设计的化学镀层与碱性Zn．Nj电镀层的组合在厚度 相近的情况下，可以承受800～1 000hr的盐雾腐蚀。 研究表明，镁合金化学镀镍的初始沉积机制和结合机制明显不同于 钢铁基底，这主要是由于在化学镀前镁合金表面生成了氟化物保护 膜。镁合金化学镀镍的催化活性主要来自于活化后表面氧化物或氢氧 化物在镀液中的溶解造成的基底与镀液中镍离子的置换反应。在化学 镀镍层与基底之间，存在着氟化物与镀液成分的混合层，这一部位是 镀镍层与基底之间，存在着氟化物与镀液成分的混合层，这一部位是 镀层与基底结合最为薄弱的部位。 研究了镁合金基底上化学镀层的阳极退除工艺。得到了改进的阳极 退除工艺配方：HF(1～5％)+氟化物(如KF，5～10％)。 研究了镁合金化学镀工艺的长周期利用。对于镁合金化学镀液体 系，随着使用周期的增加，镀速和镀液稳定性明显下降，在3MTO左 右镀液中会产生NaF和NiF2沉淀，沉淀的生成对化学镀镍过程有着十 分明显的不利影响。 关键词 镁合金，化学镀，耐蚀性，初始沉积，结合 STUDY STUDY ON THE PROCESS AND MECHANISM OF ELECTROLESS NICKEL PLATlNG OF MAGNESIUM ALLOYS ABSTRACT Electroless nickel plating(EN)，being one of the surface treatments of magnesium alloys，has attracted much attention due to the possession of a combination of properties，such as good corrosion and wear resistance，deposit uniformity etc．However，this process IS now far from completeness，particularly jn fundamentaI aspects．Therefore，this paper is aimed at providing a systematic study of EN on magnesium alloys，including the pretreatment and plating processes，the initial deposition and adhesion mechanisms and the stripping of undesirable deposits etc． Using the weight loss method，scanning electron microscopy (SEM)and X—ray photoelectron spectroscopy(XPS)．changes of-the SUrface state during the pretreatment of EN on magnesium alloys were studied．The results showed that magnesium was protected all the time during the pretreatment processing，with one protective film replacing another．The protective film formed in alkaline cleaning， etching and activ