镍在az91d镁合金表面的电沉积过程及其沉积层性能研究-投稿.doc

镍在AZ91D镁合金表面的电沉积过程及其沉积层性能研究 赵明坚 1) 蔡超2) 王铃) 张昭*, 1) 张鉴清1) 1) 浙江大学化学系，杭州310027 2) 宁夏大学化学系，银川750021 3)， 摘要：在AZ91D镁合金基底上电沉积制备了具有较高耐蚀性能的Ni镀层。采用线性电势扫描、等SEM/EDAX、XRD、技术了镁合金基体α相处有氟化物和磷酸盐或焦磷酸盐的混合物膜生成浸锌处理过程中，锌在镁合金表面的β相处优先生长形成网状结构的沉积层。所生成的浸锌层、氟化物和磷酸或焦磷酸盐的混合物膜均可以显著改善镁合金基底抗御镀液侵蚀的能力，并使得后续的Ni沉积层与镁合金基底之间有很好的结合力。在镀镍过程初期，镍在浸锌层位置优先成核并外延生长，期间也会在α相处氟化物和磷酸或焦磷酸盐的混合物膜表面的少量位置处成核和外延生长，最终镍沉积层互相连贯，经后续恒电流沉积后，镁合金表面形成一层与基底结合良好的苞状致密沉积层。 关键词： AZ91D镁合金，电化学沉积，镍 作者简介：赵明坚，男，副教授。 * Tel：(0571E-mail：eaglezzy@zjuem.zju.edu.cn 基金资助：本工作得到了国家自然科学基金（No.和超轻材料与表面技术教育部重点实验室（哈尔滨）的资助. 镁合金质量轻，并具有高比强度、比刚度以及良好的铸造、焊接、阻尼减震、切削加工尺寸稳定等, 使得镁合金在航空航天、汽车和电子通讯等领域具有广阔的应用前景 [1-3]。但是镁及其合金的化学活泼性很高, 其表面的自然氧化膜结构松散、不具保护性, 导致其在大气环境中，特别是在潮湿空气、含硫气氛和海洋大气中易发生严重腐蚀, 因而极大程度地限止了它的应用领域。 提高镁合金耐蚀性的常用方法包括: 1) 通过改变合金的元素组分和新的冶炼工艺提高整体部件的耐蚀性[4-7]；2) 通过表面处理技术，包括表面化学转化处理[8-13]、阳极氧化[14-15]、金属镀层[16-25]、激光表面改性[26]、离子注入[27-31]、有机涂层[32-34]等方法，在表面形成一层功能层而显著改善镁合金的耐蚀性。目前, 通过化学镀或电镀方法在镁合金基底上沉积一层金属或合金层作为防腐、耐磨的功能性镀层在镁合金的防护上倍受关注。但镁是电化学活性最高的金属之一，镁或镁合金基底上的镀层均为阴极性的镀层，为了避免与介质接触时发生电偶腐蚀，镀层必须致密无孔。在化学镀或电镀前，基底材料必须经过适当的前处理。化学镀工艺具有镀层厚度均匀、对基底材料形状和导电性没有要求等显著优点，但也存在镀速慢、镀液稳定性差等明显的缺点而电镀工艺正好能够弥补化学镀工艺的这些缺陷。因此寻找一种合适的前处理和电化学镀工艺在镁或镁合金基底上得到金属镀层，一直是众多研究者追求的目标之一。本文AZ91D镁合金基底上镍。采用SEMEDAX、XRD、线性电势扫描、等了镁合金在浸锌处理及在电沉积Ni过程中表面形貌和成分的变化情况浸锌层对Ni的电化学沉积过程的。 1 实验方法 实验材料为铸造AZ91D 镁合金, 其成分如表1 所示。 表 1 　铸态AZ91D 合金的化学成分(wt.%) Table 1 Chemical compositions of as cast AZ91D Mg alloy (in wt.%) Al Zn Mn Ni Cu Ca Si K Fe Mg 8.77 0.74 0.18 0.001 0.001 0.01 0.01 0.01 0.001 Bal. 试样加工成(8mm的园柱，外忖聚四氟乙烯套园柱表面积0.5027cm2。试验溶液均用AR级化学试剂和二次蒸馏水配制。电沉积采用二电极体系，以试样为工作电极大面积铂片为对电极，JH2C晶体管恒电位仪(上海电子元件二厂)为电源，按需要控制恒定电流。线性电势扫描、等电化学测试采用三电极体系，试样为工作电极，大面积铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和氯化钾琼脂凝胶为盐桥，测试仪器为CHI660电化学工作站(上海辰化仪器公司)。AZ91D 镁合金依次400～1000# SiC砂纸打磨并尽可能保证每次经打磨后的试样表面粗糙度接近NaOH 18g/L，Na2CO3 46g/L，Na3PO4.12H2O 28g/L，C12H25NaO4S 2g/L，室温，2minHCl (36～38%) 4mL/L，HNO3 (65～68%) 1g/L，C12H25NaO4S 0.1g/L, H2NCSNH2 0.1g/L，，2minNa4P2O7.10H2O 65g/L，Na2CO3 15g/L，NaF 7g/L，室温，2minZnSO4.7H2O 50g/L， Na4P2O7.10H2O 150g/L，NaF 5g/L，Na2CO3