外文翻译--以硫酸镍为主盐的镁合金化学镀镍中文版.doc

以硫酸镍为主盐的镁合金化学镀镍 李建中 , 邵忠财 , 张新1, 田彦文(1.东北大学 材料与冶金学院, 沈阳 110004; 2. 沈阳理工大学 环境与化学工程学院, 沈阳 110168) 摘　要: 以硫酸镍为主盐 , 采用正交实验确定了镁合金“无氟绿色环保”碱性化学镀镍镀液成分及操作条件。选择适合镁合金化学镀的缓冲剂 , 考察了镀液参数对化学镀的影响。结果表明: 缓冲剂Na2CO3适合镁合金化学镀镍 , 它不仅能提高化学镀镍速度 , 而且可以调节镀层与基体间的结合力 , 缓冲化学镀过程中 pH 值的变化; 碱性化学镀的pH 值范围为8.5～11.5; 络合剂柠檬酸钠的最佳浓度为30 g/L ; 所得镀层均匀致密,孔隙率少,属于晶态特征明显的低磷镀层 , 耐蚀性较好 , 化学镀层与镁合金基体结合良好。 关键词: 镁合金; 化学镀; 缓冲剂; 耐蚀性; 结合力 　　镁合金具有密度小、比强度高、降噪减振、可回收等特点 , 且具有很好的铸造性能和切削加工性能 , 已受到汽车、航空航天、电子、通讯等行业的广泛关注。近年来 , 镁合金的用量在全球范围内的年增长率高达 20 %, 显示了极好的应用前景。然而 , 由于镁合金的化学活性较高 , 耐蚀性和耐磨性差 , 限制了其更广泛应用 。在镁合金表面直接化学镀镍可以提高耐蚀性、耐磨性等性能 , 镀层均匀致密 , 且操作简单 , 还可以在形状复杂的工件上施镀 , 大大促进了镁合金的应用。镁合金化学镀镍方法有两种: 一种是传统的 DOW 氏浸锌法 , 另一种是直接化学镀方法。多年来 , 二种化学镀液镍盐多以碱式碳酸镍或醋酸镍为主 , 化学镀液成本高 ,稳定性差 , 且多含有氟化物 , 污染环境 , 不适于工业应用。而镁合金在含有 SO 或 Cl 的镀液中腐蚀速度较快 , 施镀较难 , 所以 , 以硫酸镍或氯化镍为镁合金化学镀液主盐的研究较少 。Inoue等研究表明 , 镁合金在 NaCl 溶液中腐蚀速度主要取决于溶液的pH值 , 在具有良好的缓冲性能的溶液中腐蚀速度明显下降。本文作者以硫酸镍为成膜主盐 , 选择适合镁合金化学镀的缓冲剂 , 开发“无氟绿色环保”的镁合金化学镀液 , 考察镀液参数对化学镀的影响。 1 　实验 实验材料采用铸造镁合金 , 化学成分(质量分数)为 Mg 93.0%, Al 6.5%, 其他 0. 5 %。试样尺寸均为50 mm ×40 mm ×20 mm。镁合金化学镀镍工艺流程为: 预磨试样 →碱性除油 →酸性浸蚀 →活化 →直接化学镀镍(各步水洗)。 酸性浸蚀溶液为 CrO3 120 g/L , HNO3 110mL/L ; 活化溶液 HF (70 %) 220 mL/L。采用水平正交实验确定直接化学镀液组成为 NiSO4 25 g/L , NaH2PO2 30 g/L , C6H5Na3 O7 :30 g/L ,Na2CO3 :30 g/L , NH3 ·H2O为pH调节剂 , 控制pH 值为11 , 温度(80 ±2 )。 考察镁基体腐蚀情况时 , 模拟无还原剂 —NaH2PO2化学镀时的镀液组成 , pH 值为 11 (NH3 ·H 2O调节) 和温度(80 ±2 )℃等操作条件。采用pHS25C数字式 pH 计监测其溶液pH值的变化。附带能谱仪的 SSX550 扫描电镜观察试样的表面形貌和成分分布,以电子天平(精度0.1 mg )研究化学镀层质量随时间的变化,通过X射线衍射仪检测化学镀层的相结构。 结果与讨论 缓冲剂的选择和镁基体在模拟镀液中的腐蚀不同缓冲剂条件下镁合金体量随浸泡时间的变化如图1所示。由图可知 , 在 3 种不同缓冲剂下,镁合金的质量损失呈线性变化,直线的斜率可以表征镁合金基体的腐蚀率,即斜率越大, 腐蚀率越小。分别以Na2CO3、NaB4O7 、CHCOONa 为缓冲剂时,镁基体腐蚀率相应为 - 0.015、- 0.022和- 0.056。可见,在模拟镀液中 , 缓冲剂Na2CO3缓蚀性能较好。HCO3 电离常数为k = 4.4 ×10- 7, k2 = 4. 7 ×10-11 ; H2B4O7电离常数为 k =1 ×10-4 , k 2= 1 ×10-9 ; CH3COOH 电离常数为k =1. 75 ×10它们相应的盐电离出的酸根离子结合H+离子的能力取决于其电离常数 , 即电离常数越小,结合H离子的能力越强。二元酸根离子主要是二级电离常数起作用 , 而 HCO3 的二级电离常数 k=4.7×10-11 明显小于其他二者。因此 ,无论从缓蚀性能,还是其成本,缓冲剂Na2CO3都比较适合镁合金化学镀。不同pH 值条件下,以Na2CO3为缓冲剂和无缓冲剂时,镁合金在模拟镀液中的腐蚀结果如图 2所示。由图可知,相同pH值条件下,镁基体在有缓