az31镁合金化学镀镍工艺及控制
镁合金具有超低的密度，和高比强度高韧性等特点，在生活生产等方面得到越来越广泛的应用.但由于镁材料本身的活性太强，自身的耐蚀性太差，限制了它的应用。化学镀可以显著改善镁的抗腐蚀能力，但化学镀的前处理工艺和镀液性能对镀层的影响非常大，所以寻找一个合理的方法是至关重要的。AZ31镁合金表面化学镀镍传统的二次浸锌预处理工艺较为繁琐复杂，本文主要研究了AZ31镁合金直接化学镀镍工艺，通以在AZ31镁合金表面获得一层平整、结合力良好的镍层。具体研究内容如下：(1) 直接化学镀环保预处理工艺优化，镀液中主盐（Ni2+）浓度、pH以及施镀温度对镀镍层的影响，确定出最佳的AZ31化学镀工艺方案，实验结果表明，经碱洗、酸洗、碱性化学镀镍的工艺最为合理。(2) 直接化学镀工艺优化，本文主要分别控制溶液的pH和F-浓度的变化对镀层影响，并作出简要分析。(3) 用扫描电子显微镜(SEM)，X射线衍射分析仪，能谱仪(EDS)等试样的化学镀层进行微观的形态与组分分析；通过电化学试验、硬度试验、孔隙率等实验，对镀层综合性能进行评价。(4)镀液浓度的检测与补充：用EDTA络合滴定镀液中Ni2+浓度；用碘量法测定H2PO2-浓度，在此基础上对镀液进行补充。关键词：AZ31；镁合金；腐蚀；化学镀Abstract目录
第一章 绪论 1
1.1镁及镁合金 1
1.1.1镁的物化性质 1
1.1.2 镁合金的分类 1
1.2 镁合金的应用发展 2
1.3 镁合金的腐蚀 3
1.3.1镁合金的腐蚀形态 3
1.3.2 镁合金的腐蚀机理 4
1.4 镁合金腐蚀防护技术 4
1.5镁合金化学镀镍的研究进展 6
1.5.1浸锌工艺 7
1.5.2 直接化学镀工艺 8
1.6 研究内容及目的 9
1.6.1 研究目的 9
1.6.2 研究内容 9
第二章 化学镀镍的基本原理 11
2.1化学镀镍的原理 11
第三章实验方案与实验步骤 13
3.1.实验方案 13
3.2实验材料及仪器 13
3.2.1实验材料 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
艺 8
1.6 研究内容及目的 9
1.6.1 研究目的 9
1.6.2 研究内容 9
第二章 化学镀镍的基本原理 11
2.1化学镀镍的原理 11
第三章实验方案与实验步骤 13
3.1.实验方案 13
3.2实验材料及仪器 13
3.2.1实验材料 13
3.2.2实验仪器和装置 14
3.2.3实验药品 14
3.2.4实验仪器 15
3.3试验方法和工艺流程 15
3.3.1前处理工艺研究 15
3.5实验工艺初探 17
3.6实验方案 18
第四章镀层的性能检测和分析 20
4.0引言 20
4.1镀层的外观 20
4.2镀层的表面形貌 23
4.3镀镍层结合力测验 24
4.4镀层的孔隙率实验 25
4.5镀层的耐蚀性检测 25
4.6化学镀液的循环使用及废液处理 26
4.6.1 Ni2+浓度 26
4.6.2 还原剂浓度 27
结论 28
参考文献 29
致谢 32
第一章 绪论
1.1镁及镁合金
镁的密度很小,只有1.74g/cm3,,大约是铝的2/3,地壳中蕴藏着非常丰富的镁资源,仅次于铝和铁。我国是在镁储量这个领域拥有最多储量的国家。在我国许多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，所以非常受欢迎。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]。
1.1.1镁的物化性质
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，这个只是铝的64%，锌的25%，钢材的20%[3]，正因为镁的低密度这个特性，镁合金运用的行业越来越多，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[5~8]。
1.1.2 镁合金的分类
镁合金分类规则目前主要有两个，第一，镁合金当中各个材料的组分;第二，镁合金成形工艺方法的差别。
按照合金中组分分类，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[9]。
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。还有一种类别变形镁合金，这种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[10]。
1.2 镁合金的应用发展
通过文献[11]发现 1997 年，西方镁消耗的非常少，统计仅约为铝合金 44%、铸造 30%、炼钢去硫14%、化工电极 4.5%、变形镁合金产品仅为 1%。镁合金拥有非常多的优点，比如：低密度，高比强度，优秀的导热性能等，再加上镁合金本身回收利用比较方便，镁合金未来将会更广泛的应用在在国防军工、交通、通讯等方面[12~14]。 镁合金现在发展有两个难题，一个是镁合金材料本身的力学性能不足；另一个是镁合金的防腐蚀问题。近年，关于镁合金发展的问题不断被解决，如合金化，表面防腐蚀等问题，降低了镁合金的生产门槛，镁合金在各个领域得以应用。作为是 21 世纪的绿色应用金属，镁合金在许多行业都得到了发展，具体如下：
(1) 汽车行业
最初，镁合金主要用来打造器件方面，比如福特公司就曾用镁合金打造离合器外壳等。后来镁合金大量应用于汽车行业，地盘承载件[15]、汽车内门板[16]等地方。但以前造价较高，变形镁合金没有被大量应用于汽车工件。镁合金的应用使汽车的整体重量得到大幅度减轻，对于下面发展有重要意义。
(2) 3C 产品
3C 具体是指计算机、通讯、消费类电子这三个行业，这三个英文单词的首字母都是C，所以称为3C 产品。镁合金材料还具有优良的热传导性，电磁屏蔽性，及抗电磁干扰等许多的优点，这些优点使它在电子产品行业也获得了巨大发展。镁合金在电子行业的地位是不可替代的[17]。根据相关报道，镁合金在电子行业的应用这几年飞速上涨。镁合金材料的优良特性正逐渐被开发，正是应为如此多的优点聚集一个材料上面，这让它成为了独一无二的金属材料。镁合金在笔记本等电子产品上的应用将逐渐成为主流。由于镁合金对手机屏保护功能，各大手机生产商逐渐把它加
第一章 绪论 1
1.1镁及镁合金 1
1.1.1镁的物化性质 1
1.1.2 镁合金的分类 1
1.2 镁合金的应用发展 2
1.3 镁合金的腐蚀 3
1.3.1镁合金的腐蚀形态 3
1.3.2 镁合金的腐蚀机理 4
1.4 镁合金腐蚀防护技术 4
1.5镁合金化学镀镍的研究进展 6
1.5.1浸锌工艺 7
1.5.2 直接化学镀工艺 8
1.6 研究内容及目的 9
1.6.1 研究目的 9
1.6.2 研究内容 9
第二章 化学镀镍的基本原理 11
2.1化学镀镍的原理 11
第三章实验方案与实验步骤 13
3.1.实验方案 13
3.2实验材料及仪器 13
3.2.1实验材料 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
艺 8
1.6 研究内容及目的 9
1.6.1 研究目的 9
1.6.2 研究内容 9
第二章 化学镀镍的基本原理 11
2.1化学镀镍的原理 11
第三章实验方案与实验步骤 13
3.1.实验方案 13
3.2实验材料及仪器 13
3.2.1实验材料 13
3.2.2实验仪器和装置 14
3.2.3实验药品 14
3.2.4实验仪器 15
3.3试验方法和工艺流程 15
3.3.1前处理工艺研究 15
3.5实验工艺初探 17
3.6实验方案 18
第四章镀层的性能检测和分析 20
4.0引言 20
4.1镀层的外观 20
4.2镀层的表面形貌 23
4.3镀镍层结合力测验 24
4.4镀层的孔隙率实验 25
4.5镀层的耐蚀性检测 25
4.6化学镀液的循环使用及废液处理 26
4.6.1 Ni2+浓度 26
4.6.2 还原剂浓度 27
结论 28
参考文献 29
致谢 32
第一章 绪论
1.1镁及镁合金
镁的密度很小,只有1.74g/cm3,,大约是铝的2/3,地壳中蕴藏着非常丰富的镁资源,仅次于铝和铁。我国是在镁储量这个领域拥有最多储量的国家。在我国许多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，所以非常受欢迎。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]。
1.1.1镁的物化性质
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，这个只是铝的64%，锌的25%，钢材的20%[3]，正因为镁的低密度这个特性，镁合金运用的行业越来越多，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[5~8]。
1.1.2 镁合金的分类
镁合金分类规则目前主要有两个，第一，镁合金当中各个材料的组分;第二，镁合金成形工艺方法的差别。
按照合金中组分分类，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[9]。
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。还有一种类别变形镁合金，这种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[10]。
1.2 镁合金的应用发展
通过文献[11]发现 1997 年，西方镁消耗的非常少，统计仅约为铝合金 44%、铸造 30%、炼钢去硫14%、化工电极 4.5%、变形镁合金产品仅为 1%。镁合金拥有非常多的优点，比如：低密度，高比强度，优秀的导热性能等，再加上镁合金本身回收利用比较方便，镁合金未来将会更广泛的应用在在国防军工、交通、通讯等方面[12~14]。 镁合金现在发展有两个难题，一个是镁合金材料本身的力学性能不足；另一个是镁合金的防腐蚀问题。近年，关于镁合金发展的问题不断被解决，如合金化，表面防腐蚀等问题，降低了镁合金的生产门槛，镁合金在各个领域得以应用。作为是 21 世纪的绿色应用金属，镁合金在许多行业都得到了发展，具体如下：
(1) 汽车行业
最初，镁合金主要用来打造器件方面，比如福特公司就曾用镁合金打造离合器外壳等。后来镁合金大量应用于汽车行业，地盘承载件[15]、汽车内门板[16]等地方。但以前造价较高，变形镁合金没有被大量应用于汽车工件。镁合金的应用使汽车的整体重量得到大幅度减轻，对于下面发展有重要意义。
(2) 3C 产品
3C 具体是指计算机、通讯、消费类电子这三个行业，这三个英文单词的首字母都是C，所以称为3C 产品。镁合金材料还具有优良的热传导性，电磁屏蔽性，及抗电磁干扰等许多的优点，这些优点使它在电子产品行业也获得了巨大发展。镁合金在电子行业的地位是不可替代的[17]。根据相关报道，镁合金在电子行业的应用这几年飞速上涨。镁合金材料的优良特性正逐渐被开发，正是应为如此多的优点聚集一个材料上面，这让它成为了独一无二的金属材料。镁合金在笔记本等电子产品上的应用将逐渐成为主流。由于镁合金对手机屏保护功能，各大手机生产商逐渐把它加
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