鎂合金表面無(wú)氰電鍍鋅及鋅鎳合金的研究.pdf

1、鎂資源在地球上極其豐富，鎂合金具有許多金屬無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。在環(huán)境日益惡化，金屬資源日益枯竭的今天，加速開(kāi)發(fā)并有效利用鎂資源，解決鎂合金易于腐蝕的特性，使之代替現(xiàn)有金屬，應(yīng)用于更廣闊的行業(yè)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、資源利用、環(huán)境保護(hù)的重要措施之一。 本文從環(huán)境保護(hù)角度出發(fā)，避免使用現(xiàn)有工業(yè)上的六價(jià)鉻、氰化物鍍液，從源頭上控制了有毒有害物質(zhì)的使用，減少了污染物治理的難度。利用電鍍技術(shù)鍍液周期使用長(zhǎng)的特性，相對(duì)于化學(xué)鍍大大減少了廢液的排放量，

2、減小了對(duì)環(huán)境的壓力。并將氟離子引入電鍍?nèi)芤褐衼?lái)改善鎂合金在鍍液中易于腐蝕的問(wèn)題，解決了其它電鍍液無(wú)法在鎂合金表面電鍍的難題，進(jìn)行了AZ31鎂合金表面無(wú)氰電鍍鋅、脈沖電鍍鋅、無(wú)氰電鍍鋅鎳合金的研究。通過(guò)外觀測(cè)定來(lái)確定鍍層的外觀質(zhì)量，劃痕實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)鍍層與鎂合金基體之間的結(jié)合力，通過(guò)鎂合金電鍍前后質(zhì)量差以及消耗的電量計(jì)算平均電流效率，將鍍件浸入氯化鈉溶液檢測(cè)鍍層的孔隙率及抗腐蝕能力，用電化學(xué)工作站測(cè)定鍍液的極化曲線，通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM

3、)、數(shù)碼照相機(jī)觀測(cè)鍍層表面及斷面形貌來(lái)確定鍍層整體質(zhì)量，利用能譜分析(EDS)檢測(cè)鍍層成分。 首先，研究氫氧化鈉對(duì)鎂合金的腐蝕以及不同活化液成分對(duì)鎂合金表面預(yù)處理影響，結(jié)果表明：由氫氧化鈉等組成的化學(xué)除油液在短時(shí)間內(nèi)基本不腐蝕鎂合金基體，而且除油效率高。另外，使用磷酸加氫氟酸的活化液活化效果要優(yōu)于直接使用氫氟酸的活化液。 其次，將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的鎂合金進(jìn)行無(wú)氰電鍍。研究有機(jī)添加劑、pH值、電流密度、溫度等對(duì)電鍍鋅鍍層外觀質(zhì)量

4、、結(jié)合力的影響。研究結(jié)果表明，通過(guò)改良傳統(tǒng)電鍍配方，利用氟化物作為電鍍的主鹽，鎂合金在鍍液中無(wú)腐蝕現(xiàn)象，能在鎂合金上電鍍出平整致密且結(jié)合力好的鋅鍍層，而且經(jīng)過(guò)硝酸拋光后鋅鍍層能變光亮。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得最佳工藝條件為：溫度40℃，電流密度1A/dm<'2>，Hw高溫勻染劑用量為8ml，水溶性芐叉丙酮為1ml，ZA輔助光亮劑為0.4ml，pH值為4。通過(guò)與傳統(tǒng)工藝的比較，本工藝避免使用了對(duì)環(huán)境有害的氰化物，六價(jià)鉻，每年至少可減少12萬(wàn)噸廢

5、水的產(chǎn)生量。再次，對(duì)電鍍鋅液電化學(xué)行為進(jìn)行研究。通過(guò)溶液中配位離子的電離平衡、配位平衡來(lái)計(jì)算不同pH值下金屬離子的配位狀況。當(dāng)鍍液pH值上升時(shí)，鋅的配位狀態(tài)從ZnHL、ZnH<,2>L逐漸轉(zhuǎn)化為配位強(qiáng)度更大的ZnL，不僅溶液中游離鋅離子的濃度下降，絡(luò)合劑對(duì)鋅離子配位能力也提高了，從而增加了陰極極化。接著，利用電化學(xué)工作站，研究不同絡(luò)合劑、不同有機(jī)添加劑以及pH值對(duì)鍍液極化曲線的影響。實(shí)驗(yàn)證明，檸檬酸銨對(duì)氟化鋅的配位能力最強(qiáng)，配位相同質(zhì)量

6、氟化鋅所需的量最少。載體光亮劑和主光亮劑對(duì)陰極極化的影響較大，輔助光亮劑，pH值的影響適中，這與鍍液中鋅離子的絡(luò)合計(jì)算相符合。 接著用電脈沖技術(shù)研究絡(luò)合劑濃度、pH值、溫度以及占空比和頻率對(duì)電鍍鋅的影響。結(jié)果表明，電脈沖能有效改善由于減少主光亮劑濃度帶來(lái)的鍍層質(zhì)量下降的問(wèn)題。并且能有效改善鍍層微觀的平整度，在光亮劑減少的前提下，鍍層外觀質(zhì)量反而略有提高。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得到脈沖鍍鋅的最佳工藝條件為：占空比為0.1，頻率為100Hz，

7、溫度40℃，電流密度2A/dm<'2>，HW高溫勻染劑用量為0.5ml，水溶性芐叉丙酮為4ml，ZA輔助光亮劑為0.6ml，pH值為4。 最后，對(duì)鎂合金表面進(jìn)行無(wú)氰電鍍鋅鎳合金的研究。考察了水溶性芐又丙酮、糖精、電流密度、溫度、pH值、ZA輔助光亮劑和十二烷基磺酸鈉對(duì)鎂合金表面電鍍鋅鎳合金的外觀及結(jié)合力的影響，另外考察了溫度、主鹽濃度、pH值和陽(yáng)極面積比對(duì)鋅鎳合金鍍層中鎳含量的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著鍍層中鎳含量的提高，鍍層的質(zhì)量也隨