鎂合金表面化學鍍Ni-P-SiC梯度鍍層的制備及性能研究.pdf

1、由于鎂合金具有密度低、比強度高以及比剛度高等優(yōu)點而使其廣泛應用于航空、航天、汽車、電子等領域。其中，壓鑄型AZ91D鎂合金因價格低廉、機械性能和加工性能優(yōu)良等優(yōu)點而得到了最為廣泛的應用。通常在堿性介質(zhì)中，鎂可以生成部分Mg(OH)2保護膜，同時溶液的pH值升高，因此，鎂在pH＞11.0的溶液中是穩(wěn)定的。然而，在中性含氯離子的溶液中，氯離子快速攻擊鎂合金基體，導致鎂合金在溶液中的耐蝕性降低，從而制約了鎂合金的應用范圍。為了改善鎂合金的耐蝕

2、性，諸如化學轉(zhuǎn)化膜、陽極氧化、化學鍍、氣相沉積等表面工程技術成為研究的熱點。在這些技術中，化學鍍Ni-P沉積技術因具有優(yōu)良的物理化學性能和機械性能（如耐蝕性優(yōu)異、硬度高、具有自潤滑性等）而成為了公認的最適合的、經(jīng)濟型的應用技術。化學鍍復合鍍技術由化學鍍技術發(fā)展而來，該技術是通過在化學鍍鍍液中引入第二相固體顆粒并使這些固相顆粒和金屬共沉積而進一步改善鍍層性能的。然而，復合鍍鍍層在金屬-陶瓷（第二相顆粒）界面易發(fā)生剝離和脫落，從而影響基體金

3、屬在介質(zhì)中的耐蝕性。為了解決這一問題，近年來在材料科學領域研究人員提出了功能梯度材料的概念。所謂的功能梯度材料是指通過特殊手段，使金屬與陶瓷的復合物在組成、結(jié)構(gòu)上能連續(xù)的變化，從而達到在金屬側(cè)向陶瓷側(cè)過渡的過程中形成一種無界面、物性參數(shù)連續(xù)變化的復合材料。基于這一概念，本論文首次在AZ91D鎂合金上通過化學鍍制備出具有優(yōu)異耐蝕性能的Ni-P/SiC梯度鍍層，詳細研究考察了所制備的梯度鍍層表面形貌、結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和耐蝕性，為進一步拓展鎂合

4、金的表面處理技術和應用范圍提供可以借鑒的理論和實驗依據(jù)。本論文研究工作包括以下四部分內(nèi)容:
　　(1)絡合劑是維持鎳離子在鍍液中的相對穩(wěn)定性，獲得高質(zhì)量鎳磷合金鍍層的前提條件和關鍵因素。本文針對傳統(tǒng)化學鍍Ni-P配方體系無法滿足鎂合金表面化學鍍Ni-P工藝要求的現(xiàn)狀，研究出新型含三元復合絡合劑的鎂合金表面化學鍍Ni-P鍍液配方體系。通過正交試驗確定了最佳鍍液組分含量和施鍍條件。在此基礎上，考察了三元復合絡合劑濃度對鍍層沉積速率、微

5、觀結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性及耐蝕性能的影響。
　　(2)在鎂合金表面化學鍍Ni-P合金鍍液基礎上，進一步確定出Ni-P-SiC復合鍍的鍍液組分及施鍍條件。在此基礎上，考察了SiC陶瓷顆粒添加量對復合鍍層形貌、結(jié)構(gòu)、磷含量以及耐蝕性的影響。
　　(3)在鎂合金表面化學鍍Ni-P及Ni-P-SiC復合鍍研究基礎上，制備出了Ni-P/SiC梯度鍍層，建立了鎂合金表面化學鍍Ni-P/SiC梯度鍍層動力學方程。在此基礎上，研究了鎂合金表面Ni-