镁合金中温Ni-P-MWNTs化学复合镀及其镀层性能的研究

发布时间：2020-08-13 17:30

【摘要】：镁合金具有密度低、比强度高、散热性能好等特点,在汽车、通讯电子、航空航天上广泛使用。但镁合金耐蚀性差制约了其在实际领域中的应用,通过化学镀工艺在镁合金表面形成化学镀层成为镁合金表面处理研究中的热点。本文以AZ31镁合金为实验材料,针对目前镁合金化学镀工艺存在的一些问题,在AZ31镁合金基体上进行Ni-P-MWNTs复合镀,并讨论各工艺参数对复合镀层的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学工作站等仪器分析了镁合金化学镀层的表面形貌与性能,为用化学镀的方法在镁合金上功能性复合镀增添理论依据,对生产实践提供参考依据,提高镁合金性能,拓宽镁合金的使用范围。主要研究结果如下:1)系统研究了化学镀液各组分浓度以及工艺条件对AZ31镁合金表面化学镀过程的影响情况。得到AZ31镁合金化学镀Ni-P合金的最佳工艺条件为:NiSO_4·6H_2O18g·L~(-1),NaH_2PO_2·H_2O 22 g·L~(-1),C_6H_8O_7·H_2O 9 g·L~(-1),NH_4HF_2 20 g·L~(-1),pH值6.4,温度82℃,HF(40%)10ml·L~(-1),硫脲1mg·L~(-1)。2)在化学镀液中加入修饰后的MWNTs,形成能够在一定时间内稳定存在的化学复合镀液,对镀液中MWNTs的含量与DTAB/MWNTs对的镀层中MWNTs含量的协同作用进行了研究,溶液中MWNTs的浓度为1.2g·L~(-1)、DTAB/MWNTs为1时,镀层中MWNTs含量达到最大值,其质量比大约为2.5 wt%。3)所得镁合金化学复合镀层呈亮黑色,表面光滑均匀,镀层表面颗粒均匀,结合X射线衍射检测,表明碳纳米管已嵌入镀层,MWNTs微粒分布均匀,无明显孔隙缺陷,结合紧密。经计算镀速可达12~14μm·h~(-1);镀层与基体结合力良好。4)AZ31镁合金上的Ni-P-MWNTs复合镀层对镁合金起到了很好的防蚀效果。AZ31镁合金基体自腐蚀电位为-1.36 V,镁合金上Ni-P-MWNTs复合镀层的自腐蚀电位约为-0.49 V,当动电位扫描进入阳极区,钝化区间约为300 mV。对比镁合金基体,Ni-P-MWNTs复合镀层可以对镁合金基体起到了良好的防蚀保护作用。运用摩擦磨损试验法研究了镁合金上Ni-P镀层和Ni-P-MWNTs复合镀层的摩擦性能,研究发现固体润滑剂微粒MWNTs的复合进入镀层可以显著地降低镀层的摩擦系数,Ni-P镀层的摩擦系数绝对数值与变化波动较Ni-P-MWNTs镀层更大,Ni-P-MWNTs镀层摩擦系数随着时间的延长基本保持恒定。复合的MWNTs颗粒起到了明显的润滑、减摩作用,MWNTs颗粒的复合可以提高化学镀层的润滑性,在一定程度上降低了镀层的磨损率。
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4
【图文】：

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1镁合金被认为是最有潜力的材料[4]，可与 Al、Zn、Mn、Si 以及稀，人们开始对镁元素熟知，镁在生产电脑、U 盘、移动电话、照图 1.1 2008-2016 年中国原镁及镁合金产量增长趋势图（单位：千吨

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酸分析纯国药集团化学试剂有限公水分析纯沈阳力诚试剂厂酸分析纯沈阳力诚试剂厂酸分析纯上海试剂三厂酸分析纯国药集团化学试剂有限公化钠分析纯沈阳试剂一厂pH 值使用雷磁pHB-4 型数显精密pH计和上海精密科学仪器有试纸进行测量。学镀之后的试样利用 Princeton PARSTAT 2273 测试系统和德国 Z学工作站设备对其进行耐腐蚀性能检验和测试。自上海的 71 型硬度计对镀层进行硬度测定。工艺路线

角锥,压痕,锉刀试验

0410VA ρt= × （μm·h-1），m 和 m0分别为镀前和镀后试镀覆盖的面积（cm2），ρ是化学镀层密度h）。测0 标准，经过热震的试验方法和锉刀试验对在 250±10℃电炉中保温 1h，取出后立即放剥落，以及沿 45 度挫试其非主要表面，露有剥落起皮情况。评估测定 71 型硬度计对镀层的 HV 测定评估。显微品的表面，方棱锥压痕就会出现。然后测线长度。两条对角线的平均线。镀层硬度的

【参考文献】