AZ91D镁合金低温快速化学镀Ni-P工艺的研究

云宇

镁合金是金属中最轻的工程结构材料，具有比强度和比刚度高、阻尼减震性能良好、易于加工成型和废料容易回收等特点，被认为是21世纪绿色工程材料。但是镁合金化学活性高，在所有结构材料中最活泼，耐腐蚀性差是限制镁合金广泛应用的主要因素之一。

表面涂层技术是提高镁合金耐蚀性能的常用方法之一。镁合金表面涂层技术有很多，如等离子体电解氧化(PEO)，微弧氧化、化学转化膜处理和阳极氧化、物理气相沉积技术、有机涂层和化学镀等。一般来说，与电镀层相比化学镀层气孔少，均镀性好，可以提供更好的耐蚀和磨损保护。所以，近年来化学镀Ni-P镀层被用来作为镁合金的重要防腐蚀技术之一。然而，化学镀存在几个问题如镀液不稳定易分解、使用有毒物质及水浴温度高等。本文采用环境友好的化学镀镍磷工艺，为了在低温下获得较高的化学镀镍速度，引入了添加剂(硫脲+丁二酸)，研究了添加剂对化学镀镍速度和镀层质量的影响，并对所得镀层结构、形貌和耐蚀性能进行了研究。
实验材料选用AZ91D镁合金，其化学成分(质量分数，%)为：8.5～9.5Al，0.5～0.9Zn，0.17～0.27Mn，Cu＜0.01，Ni＜0.001，Si＜0.02，Fe＜0.004，余为镁。试样尺寸为15mm×15mm×5mm，试样用铝导线连接，暴露的工作面积为10mm×10mm。试样化学镀预处理前依次用不同型号的水磨砂纸将其表面打磨平滑，然后对其表面进行抛光，以保证所有试样具有相同的表面粗糙度。
  
   在没有添加剂的镀液中，采用不同温度在AZ91D镁合金上化学镀Ni-P镀层，随镀液温度从室温升高至85℃，镀层沉积速率和磷含量都增加。低温沉积速度太慢，高温镀层出现许多缺陷(如气孔，粘附的白色颗粒)。在镀液中加入硫脲和丁二酸后，65℃时只需30min就可以得到连续完整非晶态Ni-P镀层，并且镀层无气孔或裂纹等缺陷，具有“菜花状”结构。电化学测量结果表明，与高温镀层和AZ91D镁合金基体相比，该镀层耐蚀性明显增加。Ni-P镀层可为镁合金基体提供电化学保护，使得合金耐蚀性能提高。