南投县稀土镁合金材料稀土有色金属

来源：上海隆司新材料科技有限公司 时间：2025-02-09 09:33:04 [举报]

镁及其合金具有许多优良的物理和机械性能，具有较高的比强度和比刚度、易于切削加工、易于铸造、减震性好、能承受较大的冲击震动负荷、导电导热性好、磁屏蔽性能优良，是一种理想的现代结构材料，现已广泛应用于汽车、机械制造、航空航天、电子、通讯、军事、光学仪器和计算机制造等领域.为使镁合金应用于不同的场合，经常需要改变其表面状态以提高耐蚀性、耐磨性、可焊性、装饰性等性能。目前有许多工艺可在镁及镁合金表面上形成涂覆层，包括电镀、化学镀、转化膜，阳极氧化、氢化膜、有机涂层、气相沉积层等。其中为简单有效的方法就是通过电化学方法在基体上镀一层所需性能的金属或合金，即电镀与化学镀。本文对这两种处理方法在镁及镁合金上的应用所面临的问题、工艺流程、各种前处理方法、常用镀层及发展现状作简要概述。

清洗浸蚀活化浸锌氰化镀铜电镀,清洗浸蚀氟化物活化化学镀镍电镀。电镀及化学镀两种方法均是将镀液中的金属阳离子还原为基态金属沉积于镀件表面，不同的是电镀中还原反应所需要的电子由外电路供给，化学镀中还原反应所需要的电子由还原剂提供，在进行浸镀时可由基体金属直接提供电子。对于形状复杂的镁合金，电镀时由于电流密度分布不均，尤其在孔洞及深凹处，导致产生的镀层不均匀。但化学镀不存在此缺点，对于形状复杂的镁合金，即使在孔洞及深凹处也会获得均匀的镀层。化学镀的另一个优点是可以将碳化物、PTFE等物质作为第二相进行共沉积以提高镀层的硬度、耐磨、润滑等性能.此外，进行合金电镀也可以提高镀层的硬度及耐磨性。由于镁异常的电化学反应活性，导致镁合金上进行电镀或化学镀时前处理工序特别重要，前处理过程对于能否形成满意的镀层也很关键，前处理工艺对镁合金进行电镀或化学镀的重要问题是正确的前处理，一旦形成适当的底层，可以进一步镀覆我们所需性能的金属或合金。目前为常用的底层为浸锌层和直接化学镀镍层。所形成的底层无孔，否则进一步进行电镀或化学镀时会产生更多的孔隙，难于获得均匀的镀层。镁合金的前处理工序复杂、耗时，需控制方能获得良好的结合力及耐蚀性，并且前处理过程因合金而异。对于不同型号的镁合金或所采用的镀液不同，前处理的方法也不同。下面简要介绍一下一些基于浸锌、直接化学镀镍等方法的不同前处理工艺。

浸锌基于浸锌已发明了许多前处理工艺，主要有Dow工艺、Norsk2Hydro工艺及WCM工艺。各种方法的处理过程大致如下：Dow工艺：除油阳极清洗酸蚀酸活化浸锌镀铜Norsk2Hydro工艺：除油酸蚀碱处理浸锌镀铜WCM工艺：除油酸蚀氟化物活化浸锌镀铜Dow工艺发展早，但得到的浸锌层不均匀、结合力差。改进的Dow工艺在酸活化后加入了碱活化步骤，在AZ31、AZ91镁合金上得到的Ni2Au合金镀层结合力良好，前处理时间也明显缩短。Norsk2Hydro工艺同Dow工艺相比，在结合力、耐蚀性、装饰性方面都有所提高，AZ61镁合金经此前处理后得到的Cu/Ni/Cr多层镀层达到了室外应用的标准。Dennis等人的研究表明，经Dow工艺和Norsk2Hydro工艺处理得到的浸锌层多孔，热循环性能不好。

在三种工艺中，WCM工艺获得的浸锌层均匀，且耐蚀性、结合力、装饰性等方面效果均好，是一种较成功的前处理方法。然而三种方法的共同缺点为：当镁合金中铝含量过高时，沉积层质量不好，且镁合金表面镁含量较丰富的区域会溶解，限制了它们的应用。
　　浸锌过程需控制，以确保膜层具有足够的结合力，否则会在基体金属的金属间相上形成海绵状、结合力差的非均匀层。紧接着进行的预镀铜过程也有许多缺点，这是一个电镀过程，对于形状复杂的镀件电流密度分布不均匀，尤其在孔洞及深凹处难于形成均匀的镀层，在低电流密度区，铜的沉积速度较慢，这样锌会置换镀液中的阳离子，进而会暴露基体，镁更容易置换，通过置换反应直接在镁合金表面形成的铜层结合力差、多孔、易于腐蚀。其次，镀液中含有剧毒的氰化物，产生的废液处理费用较高。

因此，有人采用电镀锌之后焦磷酸盐电镀铜来代替氰化镀，声称获得的锌层厚度达0.6μm，适用于大多数镁合金，随后进行电镀或化学镀，可获得结合力良好的镀层，电镀锌及浸锌可同时进行也可分开进行，步骤如下：除油碱洗酸洗活化浸锌电镀锌预镀铜另一种前处理方法在镀铜时采用含有硅酸盐的镀液，对于形状复杂的镁合金也可获得均匀的镀层，耐蚀性、可焊性、导电性、结合力等性能均良好，前处理后可以电镀或化学镀各种金属。电镀锌后增加电镀锡步骤可以提高镀层的耐磨性能。直接化学镀镍对于AZ91铸造镁合金进行浸锌处理时相当困难，为了解决这个难题，Skata等人发明了一种新的前处理方法，直接在镁合金表面化学镀镍，得到的镀层均匀、结合力良好，处理流程如下：清洗除油碱蚀酸活化碱活化碱性化学预镀镍酸性化学镀镍该方法的缺点是采用酸性化学镀镍溶液，一旦底层存在孔隙，会导致基体镁的点腐蚀。英国PMD公司开发出了一种更为简单有效的处理方法，获得的化学镀镍层中磷的质量分数为4%～5%，过程如下：前处理碱洗酸蚀氟化物活化化学镀镍酸蚀、碱蚀、活化及化学镀对结合力均会产生很大影响。浸蚀、活化不充分将导致镀层结合力不好。氟化物活化可以用HF或NH4HF2，用HF活化会产生很宽的电化学窗，而NH4HF2活化后电化学窗很窄(pH值5.8～6.0，温度75～77℃).酸腐蚀采用铬酸时会严重腐蚀镁基体并产生还原的铬层，但随后的氟化物活化可以去除铬层，并可以通过控制镁合金表面的钝化来控制镍沉积速度。对于MA28镁合金，有人研究了氟化物钝化对化学镀镍的影响，镀液中含有氟化物，作用是在化学镀过程中抑制镁合金基体的腐蚀，得到的镀层结合力好，但镀液使用寿命很短，工业化生产无法接受，加入络合剂氨基乙酸可以起到稳定镀液的作用。

镁合号是怎样编制的，从而对它有一个初步的了解，也就是说对镁合金有一个粗略的认识。由于镁合金类型不同，用途各异，其牌号也不同。镁合号的表示方法有多种，当下国际上尚无统一的表达方式，但都习惯于采用美国材料试验学会（ASTM）的系统。
　　中国镁及镁合号与状态名系统
　　根据中国国际GB/T5153-2003，
　　变形镁及镁合号的命名规则为：
　　纯镁牌号以Mg加数字的形式表示，数字表示镁含量的低质量分数，如Mg99.95为镁含量≥99.95%的纯镁。
　　镁合金的牌号以英文大写字母加数字再加大写英文字母的形式表示，前面的英文字母是其主要的合金元素代号（见下表），其后的数字表示主要合金元素的平均含量。后的英文字母为标识代号，用以识别各具体合金元素相异或其含量有微小差别的不同合金。
　　中国镁合号由两个汉语拼音字母和其后的阿拉伯数字组成，字母M代表镁（mei)合金，B表示变（bian）形，Y表示压(ya)铸，Z表示铸(zhu)造。例如ZMI为一号铸镁合金，MB2为二号变形镁合金，YM5为五号压铸镁合金。
　　按国家标准GB/T19078-2003（铸造镁合金锭）的产品牌号以英文字母加数字再加英文字母的形式表示，AZ91D表示一种Al的平均含量为9%，Zn的含量小于1%的镁-铝-锌系铸造镁合金；AM20A是一种Al的平均含量为2%，Mn的含量小于1%的镁-铝-锰系铸造镁合金。后字母D表示第四种AZ91合金。
　　所谓标识代号实际表示该合金成型的先后次序，“A”表示先面世的种合金，或是先登记的此种合金。在ASTM镁合金命名系统中还包括表示材料和铸件状态的代码。状态代号由字母和其后的数字组成，如AZ91C-F表示铸造状态的镁-铝-锌系AZ91C合金，镁合金的状态代号见下面，是ASTM制订的，全世界通用。

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