az91d镁合金化学镀镍工艺及控制
摘 要摘 要素有21世纪“绿色工程材料”的镁合金，凭借其低密度、高比弹性模量、良好的电磁屏蔽性能等在航天航空、电子、通讯领域得到广泛的应用。其化学活性很高导致了耐蚀性差，这一点阻碍了镁合金的进一步应用。因而，需要对镁合金进行有效的表面处理。其中，镁合金通过化学镀镍，能在其表面覆上一层紧密平整的镍磷合金，使其更加不易腐蚀和磨损，具有良好的应用前景。 本文介绍了镁合金的性质特点和应用，综述了当前镁合金化学镀镍的研究进展并对AZ91D镁合金的化学镀镍进行研究：研究硝酸酸洗的最佳工艺；研究锡酸盐转化膜复合镀层工艺；研究化学镀镍镀液的最佳成分。实验采用金相显微镜SEM观察所得镀层的形貌；采用EDX光谱仪检测镀层中各元素的含量；通过贴滤纸法测定镀层的孔隙率；采用锉刀法测试镀层的结合力；通过电化学测试测定镀层的耐腐蚀性。 实验表明：在AZ91D镁合金表面化学镀镍可有效提高镁合金的耐蚀性和耐磨性 ,在最佳工艺条件下可获得表面平整致密、 镀层与基体结合良好的镀层。通过实验确定了硝酸酸洗的配方，测试了化学镀镀液成分对化学镀的影响，并测试了锡酸盐转化膜复合镀镍的镀层效果。但化学镀的最佳工艺仍需要更加精细的研究，锡酸盐转化膜复合镀的镀层表面留有一层薄膜需要清除。关键词：AZ91D镁合金 ；化学镀镍 ； 复合镀层 ； 酸洗目 录
第一章绪论 1
1.1镁及镁合金 1
1.2镁合金简介及其应用 1
1.2.1镁合金简介和性质特点 1
1.2.2镁合金的应用 2
1.3镁合金的表面防护 3
1.3.1镁合金的腐蚀机理? 3
1.3.2镁合金的表面防护措施 4
1.4镁合金化学镀镍工艺研究进展 5
1.4.1镁合金化学镀镍工艺 5
1.4.2前处理及化学镀工艺 6
1.4.3复合镀层工艺 7
1.4.4三元化学镀镍工艺 7
1.5化学镀镍的原理 8
1.6论文选题依据及研究内容? 10
1.6.1选题依据和研究意义?? 10
1.6.2主要研究内容? 10
第二章实验方案 10
2.1实验材料 11
2.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
4.2前处理及化学镀工艺 6
1.4.3复合镀层工艺 7
1.4.4三元化学镀镍工艺 7
1.5化学镀镍的原理 8
1.6论文选题依据及研究内容? 10
1.6.1选题依据和研究意义?? 10
1.6.2主要研究内容? 10
第二章实验方案 10
2.1实验材料 11
2.2实验步骤 12
2.3化学镀镍溶液的成分分析 13
2.4镀层性能检测方法 14
第三章酸洗和化学镀工艺研究 15
3.1引言 15
3.2酸洗工艺的研究 15
3.2.1酸洗的刻蚀机理 15
3.2.2操作工艺 15
3.3化学镀最佳工艺研究 16
3.3.1 pH值的影响 16
3.3.2 F+浓度的影响 17
3.3.3 Ni2+浓度的影响 18
3.4化学镀镍的复合镀层工艺 20
3.4.1引言 20
3.4.2操作工艺 20
3.5小结 21
第四章镀层性能检测 22
4.1镀层表面形貌与成分分析? 22
4.2镀层孔隙率测试? 23
4.3镀层结合力检测? 23
4.4镀层耐腐蚀性测试? 24
结 论 26
致 谢 28
参考文献 29
第一章绪论
1.1镁及镁合金
镁的密度很小,只有1.749gcm3,约是铝的2/3,地壳中蕴藏着非常丰富的镁资源,仅次于铝和铁。我国是镁储量最多的国家。在我国西部地区含有非常丰富的镁资源[1]。工业上非常喜欢使用镁材料，因为镁和其它材料相比最轻，同时它的强度刚度都很高。正是因为这些优点，镁合金应用的行业越来越多。纯镁很少直接用作结构材料，但它的合金却是非常理想化的材料，基于具备镁本身所具备的全部优点。镁锂合金拥有原来普通镁合金的优点，还具有更低的密度，大概为铝合金的1/2,钢铁材料的1/5，是现今世界上已知的最轻的合金材料。镁合金的拥有优秀加工切削性能,再加上它的密度非常小，在结构材料领域有非常大的发展空间。在功能材料行业的研究目前也已经获得初步发展。随着关于镁合金材料的研究不断发展深入，镁合金的未来发展展现出更加广阔的空间[2]。
镁在地壳中的金属含量排名在第六，其原子质子数为 12，摩尔质量为 24.32，密排六方排列结构，并没有同素异形体转换;已知纯镁的融化温度为 650℃，在常温下，镁合金单位体积的质量大约为1.738g，只有铝的64%，锌的25%，钢材的20%[3]，正因为镁的低密度这个特性，应用镁合金的行业越来越多，尤其运用在结构材料方面。镁具有非常多的优点，比如优秀的塑形变形能力，非常好的加工切削性能，但鱼和熊掌不可兼得，有许多优点的同时，他有力学性能差等问题，同时由于镁的活泼性很强，制作纯金属镁的消耗的能量很高，使它生产成本也成倍提升[4]。纯镁可以与别的金属或非金属进行合金化，可以得到更方面性能都更加优异的镁合金。现在纯镁主要的用途之一就是被用于打造镁合金[5]。
1.2镁合金简介及其应用
1.2.1镁合金简介和性质特点
按照合金中组分分类，镁合金主要分成以下这几种：二元合金系，三元合金系，和多组分合金系这些类别。为了方便使用，一般只强调合金里最重要的一种元素[6]。按成形工艺可以分类，主要有两种类别，分别是铸造镁合金和变形镁合金，这两种合金主要就是在结构组成，化学组成和生产应用上有很大的差别。铸造镁合金是目前工业上用的最多的。这一类别目前广泛应用在汽车零部件等元件上。变形镁合金具有更强的塑形变形能力，更好的延展性和良好的可焊性等优点，但它的强度低于铸造镁合金，代表型号有AZ3IB和AZ3IC，这种产品常被用于制造管、型材等[7]
镁合金强度高，弹性模量大，但密度却很小，同时可以减震降噪，抵抗较大的冲击力，是制造减震部件的良好材料。镁合金可以很好的阻挡电子噪音对电缆信号的干扰，可作为电子器材的外壳。镁合金塑性差，但镁合金容易切割，且尺寸误差小，可使用机械对镁合金进行加工。?
1.2.2镁合金的应用
镁合金具有许多优良性能：导热性、减振性、可回收性、抗电磁干扰及优良的屏蔽性能等。?
镁合金有许多优点,却并没有得到广泛的应用，主要是高额的生产成本、容易氧化燃烧、易腐蚀、常温下难塑性成型等因素的影响。但伴随技术的发展，镁合金的制造费用渐渐减少,更多先进的工件制造技术被开发出来，性能也得到了提升。尤其是现在备受重视的资源紧缺和污染问题,镁合金的诸多优良性能使其十分收欢迎,在机动车、飞行器、通讯材料、电子器材等方面使用广泛[8]。
（1）镁合金在汽车上的应用
随着地球可用资源的越来越少和大气污染的加重，生产出的汽车也被要求减少能耗和有害气体排放量，这就需要使汽车变得更轻。镁合金的强度高，密度低，符合当今汽车制造的要求，汽车上的许多部位都开始使用镁合金制造的零件[9]。这有利于提高汽车的安全性和使用寿命，而更轻的自重意味着油耗的减少，既环保又经济。
（2）镁合金在航空航天的应用
镁合金质量轻，刚性好，用于飞行器上能使其飞的更远并携带更多物品，而且可以增加飞行器的寿命。飞行器的减重可以极大的减少使用费用和提高机器的性能：减少一样的重量，节约的油费，民用飞机和汽车相比多了一百倍左右。镁合金减振和吸热性良好
第一章绪论 1
1.1镁及镁合金 1
1.2镁合金简介及其应用 1
1.2.1镁合金简介和性质特点 1
1.2.2镁合金的应用 2
1.3镁合金的表面防护 3
1.3.1镁合金的腐蚀机理? 3
1.3.2镁合金的表面防护措施 4
1.4镁合金化学镀镍工艺研究进展 5
1.4.1镁合金化学镀镍工艺 5
1.4.2前处理及化学镀工艺 6
1.4.3复合镀层工艺 7
1.4.4三元化学镀镍工艺 7
1.5化学镀镍的原理 8
1.6论文选题依据及研究内容? 10
1.6.1选题依据和研究意义?? 10
1.6.2主要研究内容? 10
第二章实验方案 10
2.1实验材料 11
2.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
4.2前处理及化学镀工艺 6
1.4.3复合镀层工艺 7
1.4.4三元化学镀镍工艺 7
1.5化学镀镍的原理 8
1.6论文选题依据及研究内容? 10
1.6.1选题依据和研究意义?? 10
1.6.2主要研究内容? 10
第二章实验方案 10
2.1实验材料 11
2.2实验步骤 12
2.3化学镀镍溶液的成分分析 13
2.4镀层性能检测方法 14
第三章酸洗和化学镀工艺研究 15
3.1引言 15
3.2酸洗工艺的研究 15
3.2.1酸洗的刻蚀机理 15
3.2.2操作工艺 15
3.3化学镀最佳工艺研究 16
3.3.1 pH值的影响 16
3.3.2 F+浓度的影响 17
3.3.3 Ni2+浓度的影响 18
3.4化学镀镍的复合镀层工艺 20
3.4.1引言 20
3.4.2操作工艺 20
3.5小结 21
第四章镀层性能检测 22
4.1镀层表面形貌与成分分析? 22
4.2镀层孔隙率测试? 23
4.3镀层结合力检测? 23
4.4镀层耐腐蚀性测试? 24
结 论 26
致 谢 28
参考文献 29
第一章绪论
1.1镁及镁合金
镁的密度很小,只有1.749gcm3,约是铝的2/3,地壳中蕴藏着非常丰富的镁资源,仅次于铝和铁。我国是镁储量最多的国家。在我国西部地区含有非常丰富的镁资源[1]。工业上非常喜欢使用镁材料，因为镁和其它材料相比最轻，同时它的强度刚度都很高。正是因为这些优点，镁合金应用的行业越来越多。纯镁很少直接用作结构材料，但它的合金却是非常理想化的材料，基于具备镁本身所具备的全部优点。镁锂合金拥有原来普通镁合金的优点，还具有更低的密度，大概为铝合金的1/2,钢铁材料的1/5，是现今世界上已知的最轻的合金材料。镁合金的拥有优秀加工切削性能,再加上它的密度非常小，在结构材料领域有非常大的发展空间。在功能材料行业的研究目前也已经获得初步发展。随着关于镁合金材料的研究不断发展深入，镁合金的未来发展展现出更加广阔的空间[2]。
镁在地壳中的金属含量排名在第六，其原子质子数为 12，摩尔质量为 24.32，密排六方排列结构，并没有同素异形体转换;已知纯镁的融化温度为 650℃，在常温下，镁合金单位体积的质量大约为1.738g，只有铝的64%，锌的25%，钢材的20%[3]，正因为镁的低密度这个特性，应用镁合金的行业越来越多，尤其运用在结构材料方面。镁具有非常多的优点，比如优秀的塑形变形能力，非常好的加工切削性能，但鱼和熊掌不可兼得，有许多优点的同时，他有力学性能差等问题，同时由于镁的活泼性很强，制作纯金属镁的消耗的能量很高，使它生产成本也成倍提升[4]。纯镁可以与别的金属或非金属进行合金化，可以得到更方面性能都更加优异的镁合金。现在纯镁主要的用途之一就是被用于打造镁合金[5]。
1.2镁合金简介及其应用
1.2.1镁合金简介和性质特点
按照合金中组分分类，镁合金主要分成以下这几种：二元合金系，三元合金系，和多组分合金系这些类别。为了方便使用，一般只强调合金里最重要的一种元素[6]。按成形工艺可以分类，主要有两种类别，分别是铸造镁合金和变形镁合金，这两种合金主要就是在结构组成，化学组成和生产应用上有很大的差别。铸造镁合金是目前工业上用的最多的。这一类别目前广泛应用在汽车零部件等元件上。变形镁合金具有更强的塑形变形能力，更好的延展性和良好的可焊性等优点，但它的强度低于铸造镁合金，代表型号有AZ3IB和AZ3IC，这种产品常被用于制造管、型材等[7]
镁合金强度高，弹性模量大，但密度却很小，同时可以减震降噪，抵抗较大的冲击力，是制造减震部件的良好材料。镁合金可以很好的阻挡电子噪音对电缆信号的干扰，可作为电子器材的外壳。镁合金塑性差，但镁合金容易切割，且尺寸误差小，可使用机械对镁合金进行加工。?
1.2.2镁合金的应用
镁合金具有许多优良性能：导热性、减振性、可回收性、抗电磁干扰及优良的屏蔽性能等。?
镁合金有许多优点,却并没有得到广泛的应用，主要是高额的生产成本、容易氧化燃烧、易腐蚀、常温下难塑性成型等因素的影响。但伴随技术的发展，镁合金的制造费用渐渐减少,更多先进的工件制造技术被开发出来，性能也得到了提升。尤其是现在备受重视的资源紧缺和污染问题,镁合金的诸多优良性能使其十分收欢迎,在机动车、飞行器、通讯材料、电子器材等方面使用广泛[8]。
（1）镁合金在汽车上的应用
随着地球可用资源的越来越少和大气污染的加重，生产出的汽车也被要求减少能耗和有害气体排放量，这就需要使汽车变得更轻。镁合金的强度高，密度低，符合当今汽车制造的要求，汽车上的许多部位都开始使用镁合金制造的零件[9]。这有利于提高汽车的安全性和使用寿命，而更轻的自重意味着油耗的减少，既环保又经济。
（2）镁合金在航空航天的应用
镁合金质量轻，刚性好，用于飞行器上能使其飞的更远并携带更多物品，而且可以增加飞行器的寿命。飞行器的减重可以极大的减少使用费用和提高机器的性能：减少一样的重量，节约的油费，民用飞机和汽车相比多了一百倍左右。镁合金减振和吸热性良好
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