镁合金及其表面电镀技术

镁合金及其表面电镀技术

刘星岑

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司

摘要：本文从镁合金的重要作用和具体用途出发，探究其表面的电镀技术的具体措施和注意事项，包括表面合金化在该技术中的具体应用和相关措施，以及在预处理过程中的表现。同时也希望笔者的一些建议能够对技术的进步和发展提供一定的借鉴意义。

关键词：镁合金;电镀;表面合金化;预处理

镁合金是镁这一金属元素为基础加入其他元素组合而成的合金，镁是一种银白色的轻金属，镁合金的密度较小，但是其强度和弹性性能较好，能够承载比较大的冲击，负荷能力较强，抗腐蚀性能好，在汽车工业、军工产业、航空航天和化工等多个领域应用广泛。下面就从几个领域内，介绍镁合金的具体用途。

1镁合金的广泛用途

(1)汽车工业汽车需要很多不同种类的压铸件，经过汽车产业多年的发展，逐渐的淘汰掉各种不合格的合金产品之后，发现了镁合金，镁合金相较于其他合金作为压铸件材料的具体优势在于其良好的抗腐蚀能力，可以屏蔽掉电磁的干扰，还拥有防辐射性能，这些优势体现了镁合金的稳定性较高，对于汽车压铸件来说，还可以增加汽车的安全稳定性能，因其密度小，抗拉强度和疲劳极限都比较高，铸造性能好，正好与汽车工业的压铸件的性能要求相吻合，压铸件需要保证尺寸精度的高标准要求，在加工中会使用高精度的机械来完成，对合金材料的改造和变形拉伸程度较高，镁合金正好拥有良好的铸造性能，容易压铸成型，达到所需要的汽车压铸件的标准，能够很好的适应汽车各种类型的压铸件的铸造要求和规范。目前，很多汽车企业都在使用镁合金铸造各种压铸件，普及率很高。

(2)军工工业在军工产业中，镁合金的应用也在逐步得到应用，枪支的各类零部件要求的精度极高，不仅是枪支，还有各种军用机械和武器装备中，对零部件的标准要求更加的精细，需要容易成型、拥有拉伸性能和良好的强度的合金作为加工武器零部件的材料，镁合金能够广泛的应用于其中，很好的满足了上述需求。此外，镁合金的应用还相应的减轻了我军武器装备的重量，尤其是在单兵装备领域内，有效的减轻了装备的重量，对单兵行动和战术运用起到了意料之外的促进作用，能够使士兵的行动更加迅捷，减轻了士兵的沉重负担。

（3）其他工业镁合金除在上述工业使用以外,在航空航天工业、电子信息工业、仪器、电器、轻工、纺织等工业部门,都能广泛的使用。镁合金具有上述优点和广泛用途。

经过上述对镁合金的实际用途的介绍，我们了解到镁合金的应用前景会愈加的广阔，镁合金的制造加工工艺技术也必将不断的创新和发展。我国也在抓紧镁资源的开发和利用，探究镁合金技术的进一步的发展，促进材料技术的进步，增强我国核心技术实力，壮大科学研究力量，以科研带动相关技术的发展，镁合金的电镀技术，经过多年试验和实践应用的探索，现如今已经成为了至关重要的现代加工技术，在传统的加工中，电镀技术只是应用于金属表面的防护措施以及装饰加工等用途，其核心技术并没有被开发和很好的利用起来，目前电镀的功能愈加的广泛，在工业加工的关键领域内发挥着重要的作用。

2目前镁合金电镀进行预处理的方法

现阶段的电镀预处理方式在大多数国家中还在采用美国的方法，就是浸锌法，这种方法所需要的工艺极为复杂，包括浸锌以及氰化物镀铜处理技术，值得注意的是，氰化物是一种含有剧毒的物质，在加工中要注意作案后严密的防护措施。并且这种方式的效果并不理想，浸锌层的结合力较低，预处理效果并不显著；其次就是在活化的镁合金表面直接进行化学镀镍,由于镁合金不耐SO24-和Cl-的腐蚀,不能使用常用的硫酸镍或氯化镍化学镀配方,国内外主要使用由Dow公司设计的配方,用碱式碳酸镍作为化学镀镍的主盐,但碳酸镍不溶于水,所以必须用氢氟酸来溶解。

3镁合金表面电镀前合金化预处理以及表面状态

针对镁合金表面进行合金化改性预处理,工艺简便,镁合金表面在液相沉积出具有相当防腐能力和导电的光亮合金层,达到防护装饰效果。

压铸镁合金表面往往存在气孔、洞隙、疏松、裂缝和脱膜剂、油脂等。应通过机械和化学方法进行清理,为合金化预处理创造条件。常用压铸镁合金,主要是AZ91D型Mg-Al-Zn合金。其金相组织由两相组成,基体α相是Mg-Al-Zn固溶体,析出β相是晶界化合物Mg17Al12,压铸过程中还可能产生偏析现象。这种特点,在处理过程中,必须加以充分考虑。同时在加工、抛光过程中,应注意保护铸件表面的致密层,否则工件疏松基体暴露,将增加表面处理的难度。

4合金化预处理膜层的性能

(1)膜层结构本合金膜层主要由镍和磷组成,具有非晶态结构,原子排列是无规则的,但原子与近邻原子之间的排列,仍存在短程有序区,短程有序区的大小约为1.5nm,非常紧密,无晶间缺陷,在镁合金表面沉积出完整的合金化预处理膜层。

(2)防腐性由于合金化预处理层,结构细致,耐腐蚀性能好,可以有效对镁合金表面进行封闭保护,使镁合金进入电镀槽液时,基体不被腐蚀,膜层有优良的导电性和自催化性,从而可以使镁合金经过合金化预处理后,进行常规防护、装饰电镀。也可进入常规化学镀溶液中,进行化学镀。镁合金预处理后放入镀液后腐蚀情况见表1。

(3)镁合金表面经过合金化处理,所得合金膜层具有良好的耐蚀性及金属光泽,提高了镁合金表面硬度(VH=450～600)和耐磨性。

5电镀

镁合金表面经过FG-20301合金化改性预处理后,可按常规电镀工艺,进行镀锌防腐或铜镍铬装饰电镀,所得镀层性能优良。如经过酸性镀铜和光亮镀镍,所得镀层用3%NaCl水溶液浸泡168h后,表面腐蚀状况在8级以上。CASS盐雾试验8h达9级,CASS盐雾试验24h达6～7级。

结论：

(1)镁合金表面经过FG-20301合金化预处理,所得合金膜层,可以保护镁合金基体不被电镀槽液腐蚀。导电性能优良,可进行防腐、装饰电镀,可得到优良的防腐装饰镀层,对镁合金表面进行高级精饰。

(2)合金化预处理膜层,具有良好的自催化性,可以进行化学功能镀,得到功能镀层。

(3)合金表面经过合金化改性处理,具有较好的耐磨、耐热、防腐性能。可以作为镁合金件在一般条件下,长期防护使用。

(4)FG-20301型镁合金表面固体合金化处理剂,使用、运输、贮存安全方便。对环境友好。

参考文献：

[1]高福麒.镁合金表面防护处理[A].重庆市材料学会.重庆材料学会第一届学术年会论文集[C].重庆:重庆市材料学会,2002.92.

[2]刘正.镁基轻质合金理论基础及其应用[M].北京:机械工业出版社,2002.

[3]李宁.化学镀镍基合金理论与技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000.