ni-co-p合金鍍液的化學(xué)鍍工藝研究

ni-co-p合金鍍液的化學(xué)鍍工藝研究

0鎂合金鍍層及磁粒表面處理方法為了提高耐堿性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，需要對(duì)耐堿性進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?。化學(xué)鍍是常用的表面處理方法之一。近年來,鎂合金化學(xué)鍍向鍍層合金多元化發(fā)展。在鎂合金上化學(xué)鍍獲得的NiCo-P三元合金可細(xì)化結(jié)晶,提高磁粒子各向異性。但傳統(tǒng)的化學(xué)鍍工藝存在施鍍溫度較高、鍍液穩(wěn)定性較差等問題1實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)儀器的cu采用尺寸為50mm×25mm×2mm的AZ91D鎂合金作為基體材料,其主要成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù):Mg89.74%,Si0.016%,Fe0.0022%,Cu0.0025%,Al8.92%,Mn0.33%,Zn0.84%,Ni0.0004%。實(shí)驗(yàn)前,分別用120實(shí)驗(yàn)儀器:DZKW-D-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋、VEGA3型掃描電鏡、D2PHASER型X射線衍射儀、EPIPHOT200型金相顯微鏡、HV-1000AT型顯微硬度計(jì)。實(shí)驗(yàn)試劑:硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鈰、檸檬酸三鈉、氟化銨、碘化鉀、次磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉,以上試劑均為分析純。1.2工藝砂紙打磨ue5c6→超聲波清洗ue5c6→堿性除油ue5c6→酸洗活化ue5c6→浸鋅ue5c6→施鍍ue5c6→性能檢測(cè)1.3鍍層硬度、厚度和沉積速率(1)表面形貌采用VEGA3型掃描電鏡觀察Ni-Co-P合金鍍層的表面形貌。(2)點(diǎn)滴試驗(yàn)按照《鎂合金化學(xué)氧化膜層質(zhì)量檢驗(yàn)》(HB5061—77)進(jìn)行點(diǎn)滴試驗(yàn)。用吸管點(diǎn)滴試樣,直至試樣表面的點(diǎn)滴液由紅色變?yōu)闊o色,記為點(diǎn)滴時(shí)間。點(diǎn)滴液的組成為:KMnO(3)硬度采用HV-1000AT型顯微硬度計(jì)測(cè)定鍍層的硬度,加載載荷5N,加載時(shí)間10s。每個(gè)試樣表面測(cè)6個(gè)點(diǎn),然后取平均值。(4)厚度采用EPIPHOT200型金相顯微鏡檢測(cè)試樣的橫斷面,通過鏡內(nèi)標(biāo)尺觀測(cè)出鍍層的厚度(5)結(jié)合力按照《金屬基體上的金屬覆蓋層電沉積和化學(xué)沉積層附著強(qiáng)度試驗(yàn)方法評(píng)述》(GB/T5270—2005),采用銼刀法檢測(cè)鍍層的結(jié)合力,用肉眼觀察鍍層是否起皮或脫落。(6)孔隙率采用貼濾紙法測(cè)試鍍層的孔隙率(7)沉積速率按照《金屬覆蓋層化學(xué)鍍鎳-磷合金鍍層規(guī)范和試驗(yàn)方法》(GB/T13913—2008),測(cè)定鍍層的沉積速率。采用增重法計(jì)算沉積速率,公式為:式中:v為沉積速率,1.4正交試驗(yàn)選用2結(jié)果與討論2.1稀土對(duì)鍍層沉積速率的影響正交試驗(yàn)結(jié)果表明:各因素對(duì)沉積速率的影響順序?yàn)榉@>硫酸鎳>溫度>次磷酸鈉>硫酸鈷>pH值>檸檬酸三鈉。由正交試驗(yàn)得出初步的優(yōu)化配方為A鈰是一種性能優(yōu)異的稀土元素。向化學(xué)鍍液中添加適量的稀土鈰能夠顯著提高Ni-Co-P合金鍍層的性能。通過一組梯度試驗(yàn)來確定鈰的質(zhì)量濃度。表2為稀土鈰對(duì)鍍層沉積速率的影響。由表2可知:沉積速率不隨硫酸鈰的質(zhì)量濃度的增加而加快;在初步優(yōu)化配方的基礎(chǔ)上加入0.15g/L硫酸鈰,得到的沉積速率最高達(dá)到87.55g/(m另外,在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn):添加稀土鈰的鍍液的穩(wěn)定性明顯好于未添加稀土鈰的鍍液的穩(wěn)定性;添加稀土鈰后所得鍍層完整、無麻點(diǎn)、光亮度高。這主要是因?yàn)榧尤胂⊥菱嫼?降低了部分硫、氮等非金屬元素的活度,增大了溶解度,抑制了雜質(zhì)微粒的形成,阻礙了鍍液的分解2.2涂層性能的檢測(cè)2.2.1外觀分析、厚度和孔度2.2.2稀土的添加量對(duì)鍍層性能的影響按照最佳配方及工藝條件進(jìn)行施鍍,再用掃描電鏡對(duì)鍍層進(jìn)行表征,結(jié)果如圖1所示。鍍層的能譜圖和成分分別如圖2和表3所示。由圖1可知:鍍層較為平整、光亮,呈胞狀,顆粒均勻致密,晶粒細(xì)小。這是因?yàn)橄⊥菱嫷募尤胧瑰儗幼兊弥旅?有利于提高鍍層的耐蝕性。由圖2和表3可知:鍍層中Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59.52%,Co的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.66%,P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.82%。這可能是因?yàn)橄⊥菱嫷奶砑恿啃?鍍層中鈰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)太低,稀土鈰未被檢測(cè)出。因此,鍍層主要含Ni、Co、P三種元素。2.2.3鍍層的xrd圖按照最佳配方和工藝條件進(jìn)行施鍍,所得鍍層的XRD圖如圖3所示。由圖3可知:曲線在2θ=45°左右處呈現(xiàn)顯著的“饅頭胞”狀峰,說明鍍層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。2.2.4co-p-ce鍍層的點(diǎn)動(dòng)點(diǎn)滴試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。由表4可知:NiCo-P-Ce合金鍍層的點(diǎn)滴時(shí)間為384s,遠(yuǎn)大于一般Ni-P合金鍍層的點(diǎn)滴時(shí)間,說明加入稀土鈰后所得鍍層的耐蝕性較好。2.2.5土復(fù)合鍍層的硬度和硬度按照最佳配方及工藝條件進(jìn)行施鍍,所得鍍層的硬度如表5所示。由表5可知:添加稀土鈰后鍍層的硬度高達(dá)3852.5MPa,比空白試樣的硬度有明顯的提高。使用銼刀對(duì)添加稀土鈰后的鍍層進(jìn)行6次銼磨,鍍層無起皮和脫落;而未添加稀土鈰的鍍層有少量起皮和脫落。這說明Ni-Co-P-Ce合金鍍層與鎂合金基體的結(jié)合力良好。3最佳配方及工藝條件下鍍層的沉積(1)通過實(shí)驗(yàn),得出化學(xué)鍍Ni-Co-P-Ce合金鍍層的最佳鍍液配方及工藝條件:碘化鉀0.06g/L,十二烷基苯磺酸鈉0.02g/L,硫酸鎳25.0g/L,硫酸鈷15.0g/L,次磷酸鈉25.0g/L,氟化銨30.0g/L,檸檬酸三鈉45.0g/L,硫酸鈰0.15g/L,pH值8.5,溫度85.0℃,時(shí)間1.5h。(2)在最佳配方及工藝條件下,鍍層的沉積速率較快,可達(dá)87.55g/(m(3)向化學(xué)鍍Ni-Co-P合金鍍液中加入適量的稀土鈰,能明顯提高鍍液的穩(wěn)定性及鍍層的沉積速率、耐蝕性、結(jié)合力。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,確定最佳的鍍液配方及工藝條件為:碘化鉀0.06g/L,十二烷基苯磺酸鈉0.02g/L,硫酸鎳25.0g/L,硫酸鈷15.0g/L,次磷酸鈉25.0g/L,氟化銨30.0g/L,檸檬酸三鈉45.0g/L,硫酸鈰0.15g/L,pH值