汽车用6061铝合金化学镀Ni-W-P合金镀层工艺的研究

作者:张鹏举;郭胜利; 刊名:电镀与环保 上传者:田飞

【摘要】先对汽车用6061铝合金进行磷化处理,再在其表面化学镀Ni-W-P合金镀层。研究了还原剂次磷酸钠的质量浓度对化学镀Ni-W-P合金镀层性能的影响。结果表明:随着次磷酸钠的质量浓度的增加,化学镀Ni-W-P合金镀层的沉积速率和显微硬度均呈现出先增大后减小的趋势。然而,过量的次磷酸钠会导致析氢严重,破坏镀液的稳定性。化学镀Ni-W-P合金镀层表面由大量胞状结构组成。当次磷酸钠的质量浓度为30 g/L时,化学镀Ni-W-P合金镀层表面呈现出明显的非晶态特征,并且具有最佳的耐蚀性。

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0 前言 汽车已经成为人们日常生活中必不可少的交通工具。目前,汽车轻量化一直是汽车厂商追求的主要目标之一。所谓轻量化,就是在保证汽车强度和安全性的前提下,降低汽车的整车质量和油耗,达到节能减排的目的[1-2]。铝属于轻金属,其密度约为钢的1/3。向铝中加入金属或非金属元素后,可以构成铝合金。相对于纯铝,铝合金的强度、显微硬度、抗疲劳性能均有所提高。据统计,目前传统汽车用的铝合金基本上可以分为压铸铝合金和变形铝合金。其中压铸铝合金占60%左右,而变形铝合金占40%左右。6系铝合金具有较高的挤出速率和表面质量,可以作为汽车的主要挤压型材之一。但6系铝合金掺杂了镁等元素,导致其耐蚀性较差[3-4]。本文采用先磷化后化学镀Ni-W-P合金镀层的方法,提高了汽车用6061铝合金的性能。 1 实验 1.1 实验材料 实验材料采用6061铝合金,试样尺寸为2.0 cm×2.0 cm×0.1 cm。由于汽车用6061铝合金表面不具有催化能力,所以在化学镀Ni-W-P合金镀层之前对其进行磷化处理。 1.2 工艺流程 抛光打磨超声波清洗碱洗酸洗磷化处理烘干化学镀Ni-W-P合金镀层烘干性能测试 1.3 磷化液组成及工艺条件 磷酸一氢钠 10 g/L,硝酸锌 12 g/L,亚硝酸钠 3 g/L,氟化钠 1.5 g/L,pH值4,温度60 ℃,时间30 min。 1.4 化学镀液组成及工艺条件 硫酸镍 20 g/L,次磷酸钠 18 g/L,柠檬酸钠10 g/L,硫脲 0.01 g/L,氟化铵6 g/L,钨酸钠 2 g/L,pH值8,温度80 ℃。 1.5 性能测试 采用称重法计算化学镀Ni-W-P合金镀层的沉积速率。采用EDX2800型X射线荧光光谱仪测试化学镀Ni-W-P合金镀层的成分。采用HV1000型维氏硬度计测试化学镀Ni-W-P合金镀层的显微硬度。采用S4800型扫描电子显微镜观察化学镀Ni-W-P合金镀层的表面形貌。采用CHI600E型电化学工作站测试化学镀Ni-W-P合金镀层的耐蚀性。 2 结果与讨论 2.1 次磷酸钠对化学镀Ni-W-P合金镀层沉积速率的影响 图1为次磷酸钠的质量浓度对化学镀Ni-W-P合金镀层沉积速率的影响。由图1可知:随着次磷酸钠的质量浓度的增加,化学镀Ni-W-P合金镀层的沉积速率先增大后减小。 合金镀层沉积速率的影响 2.2 次磷酸钠对化学镀Ni-W-P合金镀层成分的影响 图2为次磷酸钠的质量浓度对化学镀Ni-W-P合金镀层成分的影响。由图2可知:随着次磷酸钠的质量浓度的增加,化学镀Ni-W-P合金镀层中磷的质量分数逐渐增大,而镍和钨的质量分数逐渐减小。由于镍和钨属于诱导共沉积,所以镍和钨的质量分数具有协同效应。增加次磷酸钠的质量浓度时,析出大量氢气,导致局部的pH值升高,一定程度上抑制了镍和钨的沉积过程,从而使镍和钨的质量分数下降。 合金镀层成分的影响 2.3 次磷酸钠对化学镀Ni-W-P合金镀层显微硬度的影响 图3为次磷酸钠的质量浓度对化学镀Ni-W-P合金镀层显微硬度的影响。6061铝合金的显微硬度为600 MPa左右。由图3可知:化学镀Ni-W-P合金镀层后,6061铝合金的显微硬度显著提高。当次磷酸钠的质量浓度为30 g/L时,化学镀Ni-W-P合金镀层的显微硬度最高,达到3 000 MPa以上。金属钨的显微硬度非常高。钨的加入使得化学镀Ni-W-P合金镀层的显微硬度明显增大。但当次磷酸钠的质量浓度过高时,大量的析氢副反应影响了化学镀N

参考文献

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