钨酸钠含量对镁合金化学镀Ni-W-P 性能的影响

1、钨酸钠含量对镁合金化学镀Ni-W-P 性能的影响    摘 要： 本文采用直接化学镀方法，通过钨酸钠含量的变化对AZ91D 镁合金进行了Ni-W-P化学镀。研究了探讨钨含量对镁合金化学镀Ni-W-P 耐磨性和耐蚀性的影响。测定了镀层的厚度、结合力，利用扫描电镜观察了镀层镀态的结构组织。结果表明：镀层具有优良的结合力，镀层耐蚀性能随着钨酸钠含量的增加而提高，达到一定极限后下降。当钨酸钠含量为29.5g/L 时，镀层的耐盐腐蚀性能几乎是镁合金基体的8 倍。磨损试验表明，镀层的耐磨性也呈现出先曾后减的趋势。关键词：镁合金；Ni-W-P；耐磨性；耐蚀性中图分类号

2、：TQ0 引 言化学镀工艺具有镀层均匀、耐蚀性好、耐磨性好，无需外加电流、工艺简单等优点。已在工业上得到广泛应用1。目前工业上采用的主要还是二元化学镀工艺，对于化学镀Ni-W-P三元合金，工业应用报道较少。Ni-W-P是通过在常规化学镀液中添加钨酸盐获得的，镀液的主盐之一是钨酸钠，由于Ni的诱导作用而被还原为W 并与金属共沉积在试样表面形成三元Ni-W-P合金镀层2,3。其中W的含量对镀层性能有较大影响，因此研究镀液中的钨酸钠含量对镀层的影响具有重要的意义4。通过实验确定了化学镀Ni-W-P三元合金镀层的较佳工艺配方，测定了镀层的厚度、结合力，利用扫描电镜观察了镀层镀态的结构组织。1 实验1.

3、1 实验仪器及材料电子恒温水浴炉（DZKW-S-4）、电子天平（FA1004N）、扫描电镜、烧杯（500ml、250ml、100ml）、温度计、游标卡尺、玻璃棒、金相砂纸、量筒。耐蚀性能检测用3.5%氯化钠溶液。耐磨性采用磨粒磨损仪器测量。1.2 工艺流程及配方化学镀Ni-W-P 工艺流程为：预磨丙酮清洗水洗碱洗水洗酸洗水洗化学镀镍，各步骤之间的水洗要采用蒸馏水。实验镀液的组成及工艺条件如表1 所示：表1 本实验方案Table 1 The way of the experiment药品名称 含量 实验工艺NiSO4·6H2O 30 g/LNa2H2PO2·H2O 30 g/

4、L PH 67络合剂 18g/L氟化氢铵 20 mg/L稳定剂 0.001g/L温度 85±2表面活性剂钨酸钠0.02g/L2830 g/L装载比 0.51dm2/L-2-2 实验结果及分析2.1 表面形貌在扫描电镜下观察镀层表面形貌及镀层厚度，如图1、2 所示：图1 Ni-W-P 镀层的表面形态 图2 Ni-W-P 镀层的厚度Fig1 Structure morphology of electroless Ni-W-P Fig2 Coating thickness of electroless Ni-W-P镀层与基体结合良好、镀层表面较为致密，自表面到基体无孔洞或其它明显缺陷，镀覆

5、比较均匀，这在组织结构上保证了镀层具有良好的耐蚀性。2.2 镀层的结合力利用镀层金属与基体金属的热膨胀系数的不同而发生变形的差异来测定镀层的结合力，使待检测试样在一定的温度下加热（温度±10，时间一般为0.51h），然后骤冷，检查镀层是否起泡、脱落。用不同钨酸钠含量的试样同时进行热震实验。试样经过25 次热震后表面仍然完好，无起皮和剥落现象，说明本实验所得的镀层结合力良好。2.3 耐磨性测试对试样进行耐磨性分析时采用磨粒磨损仪器，载荷为0.2kg，行走两个来回，每半个行程是40mm。所用公式：V=Vm /s， 其中：Vm -磨损量，单位g；s-磨损面的面积，单位cm2；V-磨损失重，

6、单位是g/cm2。经测量，镀层的耐磨性随钨酸钠含量的增加而提高，在钨酸钠含量为29.5g 时达到最大，镀层耐磨性最高。但是过量后，其耐磨性能反而降低。这是因为W 元素的共同沉积与Ni和P 共同形成三元固溶体，提高了镀层与基体部分的原子结合力，并提高了镀层的硬度。但随着W 含量的增加，镀层中的胞状组织变大，发生团聚现象，致使表面不均匀，粗糙度增大，故镀层的耐蚀性能下降。2.4 耐3.5%的NaCl 腐蚀检测用3.5%的NaCl 对试样进行腐蚀，每隔0.5 小时测量一次，得到数据如下：表2 耐3.5%NaCl 腐蚀数据Table2 Data of tolerance 3.5% NaCl corro

7、sion test重量损失/mg·mm-2×10-2试样0.5h 1.0h 1.5h平均腐蚀速率/mg·mm-2 ·h-1×10-229 钨酸钠 0.56 1.22 1.75 0.583329.5 钨酸钠 0.14 0.51 0.66 0.2183AZ91D基体-3-30 钨酸钠 0.40 1.03 1.56 0.4983AZ91D 0.82 1.70 2.65 0.8856可以看出，加入钨酸钠后，镀层的耐蚀性和AZ91D 镁合金基体相比都有了不同程度的提高，其中钨酸钠含量为29.5g/L 时的镀层的耐盐腐蚀能力比AZ91D 镁合金基体提高了将

8、近8 倍左右，钨酸钠含量为29g/L 的镀层的耐盐腐蚀能力则提高了将近6 倍，钨酸钠含量为30g/L 的镀层的耐盐腐蚀能力提高了将近4 倍。3 结论1）实验采用直接化学镀镍。在二元系的基础上引进新的元素W 得到Ni-W-P 镀层。镀层经25 次热震后仍未发生起泡或脱落现象，说明Ni-W-P 镀层的结合力优良，对基体起了很大的保护作用。2）本实验通过对不同钨酸钠含量的Ni-W-P 化学复合镀层以及与基体之间进行的性能研究对比发现，Ni-W-P 三元合金镀层的耐磨性、耐蚀性均比镁合金基体好。尤其是钨酸钠含量为29.5g/L 时，镀层性能最佳。3）最终确定镁合金化学镀Ni-W-P 的最佳工艺如下：N

9、iSO4·6H2O 30g/L； NaH2PO2·H2O 30g/L； C6H8O7·6H2O 18g/L； HF(40%V/V) 12ml/L；NH4HF2 20g/L； 稳定剂0.001g/L； 表面活性剂0.02g/L； 钨酸钠29.5g/L； pH 6.2；温度85±2； 装载比0.51dm2/L。参考文献1曾为民，赵俊宏，马玉录化学镀Ni-W-P 工艺及其应用 J材料保护, 40(7)：36-39，2007.72 姜晓霞，沈伟化学镀理论及实践M北京：国防工业出版社，2000：4284323 李宁，袁伟国，黎德育化学镀镍基合金理论与技术M哈尔滨：

10、哈尔滨工业大学出版社，2000：1561674 赵晴，杜楠化学镀NiwP 合金工艺的研究J材料保护，2001，34(5)：2829NaWO3 concentration of magnesium alloy plating Ni-W-PPerformanceZhao Bin, Li Xinmian1. College of Materials Science and Engineering, Liaoning Technology University, Fuxin,Liaoning (123000)2. BeiQi Foton Cor. Ltd. Zhucheng, Shandong (26

11、2200)AbstractThis papere use direct plating method, By changing the content of sodium tungstate to obtain aproteplating on the surface of magnesium alloys. Studied the W content effect to magnesium alloy Ni-W-Pplating wear resistance and corrosion resistance. Determined the coating thickness, bindin

12、g capacity,Plated coating by scanning electron microscopy of the structural orgnaization of state. The experimentresults showed that: The Ni-W-P alloy coating has a excellent binding capacity, the corrosionresistance and wear resistance of coatings are content with sodium tungstate increases, after the dropreaches a certain limit. The corrosion resistance and wear resistance of coatings are the best when thecontent of sodium