温度对AZ31B镁合金表面化学镀Ni_B合金性能的影响

基金项目: 国家自然科学基金 ( 50801021) ; 河南科技大学大学生训练计划 ( 2010012) 。 第一作者简介: 陈艳芳 ( 1978- ), 女, 河北石家庄人, 讲师, 研究方向为轻金属的防腐蚀与保护 。
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2011 , Vo. l 39, 1 . 2 试验仪器 附带能谱仪的 JS M 5610LV 扫描电子显微镜、 上 海辰华 CH I660C 电 化学工作站、 DZKW D 2 型电热 恒温水浴锅、 H 198107 型笔式酸度计、 DHG 9023A 型 电热鼓风恒温干燥箱、 DF 101S 型集热式恒温磁力搅 拌器。 1 . 3 试验过程 工艺流程: 打磨 ∀ 超声波清洗 ∀ 碱 洗 ∀ 酸洗 ∀ 活化 ∀ 一次浸锌 ∀ 退锌 ∀ 二次浸锌 ∀ 化学镀镍磷 ∀ 化学镀镍硼。 1 . 4 测试方法 1 . 4 . 1 沉积速度的测定 采用称重法来测定镀层的沉积速 度, 镀速计算 [ 3] 公式 为 : = (m 1 - m 2 ) ! 10 /s h
。因此, 化学镀溶液的温
度要适当, 并且控温要均匀 , 避免局部过热。 2 . 3 温度对镀层硼含量的影响 由图 3 可知 , 在温度低于 80 时, 镀层中的硼含 量随着镀液温度的升高而增加 , 当温度高于 80 后 硼含量随着温度的升高而减少。在 化学镀过程中, 随着镀液温度的升高 , 镀液中离子的热运动将加强, 动能增加。另一方面 , 温度升高会降低镀液的黏度, 因而微粒对基体表面的粘附力下降, 因此镀液温度 存在一最佳温度 , 从提高镀层中硼含量方面考虑在 80 较适宜。
2 . 4 耐腐蚀性分析 运用 CH I660C 型电化学工作站分析测试动电位 极化曲线, 试样极化曲线见图 4 。 本试验化学镀层的耐腐蚀能力与镀液的温度有 关系。一般硼含量越高, 镀层的耐腐 蚀性越好。试 验采用镀层的极化曲线来分析镀层耐腐蚀能力 , 图 4 中曲线 b 、a 、 c 、 d 、e 分别代表镀液 90 、 80 、 70 、 60 、 50 时 N i B 合金镀层的极化曲线。镁合金的
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会影响到镀液的稳定 , 当温度高于表面活性剂的蚀 点温度时, 还会降低其效能, 不利于纳米颗粒与镍硼 [ 4] 的共沉积, 影响镀层性能 。
图 1 温度与镀速的关系
2 . 2 温度对镀层形貌的影响 运用 JS M 5610LV 型扫描电镜观察不同温度的 镀层形貌, 见图 2 。
式中: # 镀层沉积速度 , m / h ; m 1 # 试样镀后质量, g ; m 2 # 试样镀前质量, g ; s # 试样镀覆表面的面积 , c m; 3 # N i B 合金镀层密度, g / cm ; h # 施镀时间, h 。 1 . 4 . 2 镀层微观形貌及成分分析 本试验采用附带能谱仪的 JS M 5610LV 扫描电 子显微镜检测试样镀层表面的形貌和测定成分。 1 . 4 . 3 镀层耐腐蚀性检测 用 CH I660C 电化学工作站测定极化曲线, 试验 环境为 室温, w ( NaC l) = 3 . 5 % 的 NaC l溶液 , p H= 6 . 8 , 采用三电极两回路体系 , 参比电极为饱和甘汞 电极, 辅助电极为石墨电极 , 工作电极 为试样, 工作 面积为 10 mm ! 10 mm, 其余 部分使用密封胶绝缘 密封。
Temperature effect on properties of N i B electroless plated magnesium alloy
CH EN Yan fang , CHEN Chun m ei , JIE Y a fei , M ENG L ong , X IONG Y i
( 1. School of m ater ia ls , H enan Un iversity of Science& Techno logy , L uoyang 471003, Ch ina; 2. H enan K ey L aboratory of Non ferrou sM etalM aterials S cien ce and Processing T echnology , Luoyang 471003, Ch ina )
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学镀 N i B 合金, 研 究温度对化学镀 N i B 合金的镀 速、 镀 层 形 貌、 成 分、 耐 蚀性 的 影 响 , 确 定最 佳 的 温度。
1 试验方法
1 . 1 试验材料 试验选择 AZ31B 镁合金 , 其化学成分见表 1 ,样 品尺寸为 30 mm ! 15 mm ! 1 mm。 表 1 AZ31B 镁合金材料的化学成分 (质量分数 )
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2011 , Vo. l 39, 2
温度对 AZ31B 镁合金表面化学镀 N i B 合金性能的影响
陈艳芳 , 陈春梅 , 介亚菲 , 孟
1 , 2 1 1
龙 ,熊
1
毅
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(1 . 河南科技大学 材料学院, 河南 洛阳 471003 ; 2 . 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室 , 河南 洛阳 471003)
摘要 : 试验研究了镀液温度对 A Z31B 镁合金表面化学镀 N i B 合金性能 的影响。结 果表明 : 镀液 温度对 化学镀 N i B 合金的镀速、 成分、 形貌、 耐腐蚀性有很大的影响 , 当温度为 80 时 , 镀速较大 , 镀层均匀、 紧凑、 细小 , 耐腐蚀性良好。 关键词 : 镁合金 ; 化学镀 N i B 合金 ; 温度 中图分类号 : TG146. 22; TG 174 44 文献标识码 : A 文章编号 : 1007- 7235( 2011) 02- 0039- 03
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腐蚀电位是 - 1 . 42 V, 曲线 b、 a 、c 、 d 、e 的自腐蚀电 位随着硼含量的减少而降低。由于腐蚀电位越正金 属的耐腐蚀性越好, 本试验中 a、 b 的腐蚀电位最大 , 所以在 80 和 90 时合金镀层有较好的耐腐蚀性 , 而 90 的合金镀层不如 80 的致密, 且 90 镀液不 稳定, 所以 80 时是最佳工艺参数。
参考文献:
[ 1] [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [ 6] [ 7] 黎文献 . 镁及镁合金 [ M ]. 长沙 : 中南大学出版社 , 2005 : 1- 5 . 安茂忠 . 电镀理论与技术 [ M ] . 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学出版社 , 2004: 304- 306 . 张道军 , 蒋小燕. AM 50 镁合金表面直接化学镀研究 [ J] . 有色金属 , 2009 , 61( 3) : 21- 22 . 刘 静 . AZ91D 镁合金 N i P A l2 O3 纳米化学复合镀的研究 [ J] . 热加工工艺, 2009 , 38( 6) : 116- 124 . 李德高 , 张丽茹, 曲彦平. 化学镀 N i P工艺的研究 [ J]. 沈阳 : 沈阳工业大学学报 , 2000 , 22( 2) : 4- 7 . 王建泳 , 成旦红, 张 闫 庆, 等 . AZ31 镁合金无氰镀镍工艺的研究 [ J] . 电镀与涂饰 , 2005 , 25( 3) 43- 47 . 佳 . AZ31 镁合金表面化学镀 N i B 薄膜的研究 [ D] . 大连 : 大连理工大学 , 2009 : 44- 50 .
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2 试验结果与分析
2 . 1 温度对镀速的影响 根据试验 及计算结 果可得 出不同 温度下 的镀 速 , 见图 1 。 由图 1 可见温度对镀速影响很大 , 在 50 时沉 积速度很慢 , 随着温度的升高镀速明显加快, 化学镀 反应很剧烈 , 但是镀液温度不能太高 , 温度太高镀液 成分不稳定 , 影响镀层质量。这是因为温度升高使 离子运动加剧 , 镀速明显提高。但温度过高使化学 反应愈加剧烈, 气体以气泡的形式放出, 产生孔洞致 使镀层疏松 , 使镀层致密度降低。同时, 温度过高也
K ey words : m agnes ium a lloy; N i B alloy chem ical plating; tem per属元素, 纯镁是银白色的金属 , 化学性质十分活泼, 有较强的 还原性 。镁合金是最轻的金属结构材料, 具有较 高的比强度和比刚度 , 对撞击和振动能量吸收性强。 因此在航空航天、 汽车、 仪表、 电子等工业上得到了 越来越广泛的应用。但镁是电负性很 强的金属, 因 此镁的化学性质活泼 , 不耐腐蚀。为了提高镁合金 的防护性和装饰性, 必须对镁合金表面采取有效的 防护措施
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: 随着温度升高 , 离子的活性及其
扩散速度增加 , 提高了还原剂的氧化电位及主盐的 还原电位, 降低氧化、 还原反应的过电位, 因此可提
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2011 , Vo. l 39, 高总的氧化、 还原反 应电位, 氧化还原反应 明显加 快 , 镀速明显上升 , 但是温度过高 , 会导致镀速过快, 镀层结合力下降 , 同时镀液的蒸发量太多, 镀液不稳 定 , 严重时引起镀液分解
图 4 极化曲线图
3 结
论
( 1) 化学镀镀液温度为 80 是最佳温度, 在此 温度下的沉积速度较快 ; 温度对沉积速度有很大的 影响, 温度升高 , 沉积速度增加。
图 3 不同温度下镀层的硼含量
( 2) 对 AZ31B 镁 合金的 N i B 合 金镀层形貌进 行了分析, 当镀液温度为 80 时得 , 到的合金镀层表 面颗粒细小、 均匀、 紧凑。 ( 3) 对 AZ31B 镁 合金的 N i B 合 金镀层含硼量 进行了检测 , 镀液温度为 80 时得到的合金镀层含 硼量较高。 ( 4) 对镁合金的 N i B 合金镀层进行了耐腐蚀性 检测, 镀液温度为 80 时得到的合金镀层的电位较 其他温度得到的合金镀层电位正 , 这表示镀层有较 高的耐腐蚀能力。
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Abstract : The effect of plating bath tem perature on properties of N i B chem ical p lated