5052铝合金表面化学镀Ni-P镀层的组织与性能.pdf

第 2 2 卷第 5 期 V 1 2 2 No 5 中国有色金属学报 Th e Ch i n e s e J o u r n a l o f No n f e r r o u s M e t a l s 2 0 1 2年 5月 M a y2 01 2 文章编号 ：1 0 0 4 0 6 0 9 ( 2 0 1 2 ) 0 5 1 3 6 0 0 5 5 0 5 2铝合金表面化学镀 N i P镀层的组织与性能 孔德军，付贵忠 ( 常州大学 机械工程学院，常州 2 1 3 0 1 6 ) 摘要：利用化学镀在 5 0 5 2铝合金表面制备了Ni P镀层，通过 S E M、E DS和 X R D等手段对镀层表面和界面的 形貌、物相、组成、结构和性能进行了表征和分析。结果表明：化学镀Ni P合金镀层为非晶态，成分以Ni 为主， 由直径为 1 0 5 0a m的颗粒组成，颗粒分布较均匀，界面结合状态良好；化学镀对表面粗糙度的影响在 5 0 0 1 1 1 3 3 以 内，镀后镀层表面粗糙度 R 为3 8 4 4 9 n n l ；镀层残余应力状态为拉应力，其值达 1j ( 5 2 1 1 6 8 0 ) MP a 。 关键词：Ni P镀层；5 0 5 2铝合金；表面粗糙度；残余应力 中图分类号：T G 3 3 5 2 2 ；U1 7 7 2 文献标志码：A M i c r o s t r u c t u r e a n d p r o pe r t i e s o f Ni - P c o a t i ng s p r e pa r e d b y c he mi c a l p l a t i n g o n s u r f a c e o f 5 0 5 2 a l umi n i u m a l l o y KO NG De - j u n ， F U G u i - z h o n g ( C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， C h a n g z h o u U n i v e r s i t y ， C h a n g z h o u 2 1 3 0 1 6 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e Ni P c o a t i n g wa s p r e p a r e d o n t h e s u r f a c e o f 5 0 5 2 t y p e a l u mi n i u m a l l o y wi t h c h e mi c a l p l a t i n g ， t h e s u r f a c e a n d i n t e r f a c e mo r p h o l o g i e s ， c o mp o s i t i o n s ， mi c r o s t r u c t u r e s a n d p r o p e r t i e s we r e c h ara c t e r i z e d a n d a n a l y z e d b y S E M ， E DS a n d XRD， r e s p e c t i v e l y Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e Ni P a l l o y c o a t i n g b y c h e mi c a l p l a t i n g i s i n a n a mo rph o u s s t a t e a n d ma i n l y c o mp o s e d o f Ni e l e me n t T h e p a r t i c l e s a r e i n t h e d i a me t e r s o f 1 0 5 0 u m a n d e v e n l y d i s t r i b u t e d Th e i n t e r f a c e b o n d i n g s t a t e i s g o o d ； t h e a f f e c t e d s c o p e o f c h e mi c a l p l a t i n g o n i t s r o u g h n e s s i s l e s s t h a n 5 0 0 a m， a n d t h e r o u g h n e s s Ra i s 3 8 4 4 9 n m I t s r e s i d u a l s t r e s s s t a t e i s t e n s i l e r e s i d u a l s tr e s s w i t h v a l u e o f ( 5 2 1 1 6 8 O ) MP a Ke y wo r d s ： Ni P c o a t i n g ； 5 0 5 2 a l u mi n i u m a l l o y ； s u r f a c e r o u g h n e s s ； r e s i d u a l s e s s 5 0 5 2铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性和 焊接性、易加工成形等优点，主要应用于航空航天、 船舶、机械、电器、汽车制造等领域 1 j 。铝合金的硬 度较低、摩擦因数较大、耐蚀性差等缺点影响其使用 寿命和使 用范围 ，为 了改善铝合金 的性能 ，需要采用 表面 强化 处理方 法 。铝合金表面强化处理的方法主要 有 固溶强化、加 工硬化 、激光冲击处理 、化学镀 N i P 强化等 2 - 4 。其中，化学镀 Ni P镀层可以提高铝合金 表面硬度和耐磨性能，是铝合金理想的表面改性技术 之一，受到工业界广泛关注。目前国内外学者针对铝 合金表面化学镀 N i P镀层进行了研究， 主要集中于镀 液成分、工艺和预处理等方面L 5 ，而对于 5 0 5 2铝合 金化学镀 Ni P合金镀层后组织与结构研究甚少。为 此，本文作者采用化学镀方法在 5 0 5 2铝合金表面制 备 N i P镀层，通过 S E M、E D S和 X R D等手段分析 其表面与界面形貌及化学元素分布，并对其表面粗糙 度和残余应力进行测试， 为 5 0 5 2铝合金表面改性处理 的应用提供依据 。 1 实验 试样为 5 0 5 2 铝合金， 其化学成分( 质量分数) 为 s i 0 2 5 、C u 0 1 0 、Mg 2 5 ，其余为 A l 元素。实验步骤如 基金项目：江苏省高校 自然科学基础研究项目( 0 8 KJ B 4 3 0 0 0 2 ) ；常州市应用基础研究计划项目( C J 2 0 1 1 0 0 1 9 ) 收稿 日期：2 0 1 1 0 4 0 8 ；修订 日期：2 0 1 1 0 7 1 2 通信作者：孔德军，副教授，博士；电话：0 5 1 9 8 3 2 9 0 2 0 5 ；E ma i l ： k o n g - d e j u n 1 6 3 c o m 1 3 64 !里 塑 鱼全 星兰 塑 ! _-_-_-_-_-_-_ _ _ _ - _-_-_-_ 一 为非晶合金， 由 l 0 5 0 g m 的 N i 和 P原子 团簇组成 ， 7 任富忠， 高家诚， 谭尊 热处理对短碳纤维表面镍磷涂层 厚度约为 2 0 n 。 形貌和结构的 影响 J 功能材 料， 2 0 1 0 ， 4 1 ( 5 ) ： 8 6 6 8 6 9 2 1化学 镀对 Ni P 镀层 表面 粗糙 度影 响范 围在R F N F u - z h o n g ， G A o 。 h 。 “ g ， T A N z “ “ n 。 “ 。 。 仆。 5 0 0 n m 以内，镀后粗糙度 R a 为 3 8 4 4 9 n l n ，对其使用 虹 。 缸 。 m f o r“ i c k 。 一 p h o s p h 。 o u s。 。 “ g s m o r p h o l o g y a n d 基本上没有 。 l 啪 n 3 )化学镀 Ni - P非晶合金镀层的残余应力为拉应 8 吴元脲 ， 华根， 伟，严密 超 声波化学预镀改善烧 结 力，其值 为( 5 2 1 + 1 6 8 0 ) MP a 。 N d F e B 表面N i P 合金结 合力 J 中国有色金属学报，2 0 0 8 ， 1 8 ( 8 ) ： 1 5 1 2 1 5 1 6 REFERENCES WU Yu a n l u ， YI NG H u a - g e n ，L U O We i ， Y AN Mi I mp r o v e d a d h e s i o n o f e l e c tr o l e s s Ni P c o a t ing s o n s i n t e r e d Nd F e B 1 1 HI NO M，MUR AK AM I K，MI T O OK A MUR AO KA K， ma g n e t s b y p r e p l a t i n g i n u lt r a s o n i c fi e l d T h e C h i n e s e K ANADA NI T E f f e c t s o f z i n c a t e t r e a r me n t o n a d h e s i o n o f J o u r n a l o f No n f e r r o u s Me t a l s ， 2 0 0 8 ， 1 8 ( 8 ) ： 1 5 1 2 1 5 1 6 e l e c t r o 1 e s s Ni P c o a t i n g o n t o v a r i o u s a lu mi n u m a l l o y s 【 J J 【 9 GOU Y i n - n i n g ， k l UA NG We i - j i u ， Z E NG R o n g c h a n g I n fl u e n c e T r a n s a c t i o n s 0 f No n f e r r o us M e t a 1 s S o c i e t y 0 f Chi n a ，2 0 0 9，1 9： o f p H v a l u e s 0 n e l e c t r o l e s s Ni - P S i C pl a t i n g o i l AZ91 D 8 1 4 8 1 8 ma g n e s i u m a l l o y J T r a n s a c t i o n s o f No n f e r r o u s Me t a l s S o c i e t y 2 1 WE S T E R MA N N I ，HOP P E RS T AD O S ，MAR T H1 NS E N K， o f C h i n a ， 2 0 1 0 ， 2 O ( s ) ： 6 7 4 6 7 8 HOL ME D AL B Ag e i n g a n d wo r k h a r d e n i n g b e h a v i o u r o f a 1 0 刘丽红，张 子华，闰 杰，苏少燕 化学镀 镍磷合金在海洋 环 c o mme r c i a l AA 7 1 0 8 a l u mi n i u m a 1 1 o y J J Ma t e r i a 1 s S c i e n c e a n d 境 中 的腐 蚀 行 为【 J 中 国 腐 蚀 与 防 护 学撇 ，2 0 1 0 ，3 O ( 5 ) ： E n g i n e e r i n g A， 2 0 0 9 ， 5 2 4 ( 1 2 ) ： 1 5 1 - 1 5 7 3 6 9 3 7 3 3 KA MI KAWA N，HUA NG Xi a o x u ，T S U J I N，H ANS E N NL I U L i _ h o n g ， Z HA NG Z i h u a ， Y AN J i e ， S U S h a o 。 y a n S t r e n g t h e ni n g m e c h a ni s ms i n n a no s t r uc t u r e d h i g h- p u r i t y Co rro s i o n b e h a v i o r o f a u t o c a t a l y t i c p l a t i n g Ni P c o a t i ng i n a l u mi n i u m d e f o r me d t o h i g h s t r a i n a n d a n n e a l e d J 1 -Ac t a ma r i n e a t mo s p h e r i c e n v i r o n me n t J l J o u rna l o f C h i n e s e S o c i e t y Ma t e r i a l i a 2 0 0 9 5 7 ( 1 4 ) ： 4 1 9 8 4 2 0 8 for C o rro s i o n and P r o t e c t i o n ， 2 0 1 0 ， 3 O ( 5 ) ： 3 6 9 3 7 3 4 王 声波，范 勇，吴鸿兴，郭大浩，戴宇生7 0 5 0航空铝合金 1 1 】 宋影伟，单大勇，陈荣石，韩恩 厚A Z9 1 D 镁合金 化学复合 结构材料激光冲击 强化处理研 究 J 中国激 光，2 0 0 4 ，3 1 ( 1 ) ： 镀 Ni - P Z r O2的 艺 与性 能 J _中 国有色 金 属学 报 ，2 0 0 6 ， 1 2 5 1 2 8 l 6 ( 4 ) ： 6 2 5 6 3 1 W ANG S h e ng - b o ，FAN Yo n岛 W U Ho n g - x i n g ，GUO Da h a o， S ON G Yi n g we i ， S HAN Da y o n g ， CHE N Ro n g s h i ， HAN DAI Yu s h e ng Re s e a r c h O f s t r e n g t h e n i ng 7 0 5 0 a e r i a l a l u mi n um En h ou Pr o c e s s e s a n d p r o p e r t i e s of e l e c t r o l e s s Ni P Zr O2 a 1 1 o v s t r u c t u r a l ma t e r i a 1 wi t h 1 a s e r s h o c k p mc e s s i n g i s C h i n e s e c o mp o s i t e c o a t i n g o n AZ 9 1 D ma g n e s i u m a l l o y J l T h e C h i n e s e J o u r n a l o f L a s e r s ， 2 0 0 4 ， 3 1 ( 1 ) ： 1 2 5 1 2 8 J o u r n a l o f No n f e rro u s Me t a l s ， 2 0 0 6 ， 1 6 ( 4 ) ： 6 2 5 6 3 1 f 5 1 R AJ AN A，Z HOU w E l e c t r o l e s s n i c k e 1 - p l a t i n g 0 n A Z 9 1 D 1 2 吴 玉程，邓 宗钢非晶态镍 磷合金 的组织 结构 性能中 ma g n e s i u m a 1 1 o y ： E ff e c t o f s u b s t r a t e mi c r o s t r u c t u r e a n d p l a t i n g 国有色金属学报， 1 9 9 8 ， 8 ( 3 ) ： 4 1 5 4 1 9 p a r a me t e r s J S u r f a c e a n d C o a t i n g s T e c h n o l o g y ， 2 0 0 4 ， 1 7 9 ( 2 3 ) ： WU Yu c h e n g ， DE NG Z o n g g a n g Mi c r o s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s l ， 4 1 3 4 o f a mo r p h o u s Ni P a l l o y s 【 J 】 l T h e C h i n e s e J o u rna l o f 【 6 刘学忠 ，李超，王建 飞，田进涛，尹衍 升 碳 钢表面化学镀 No n f e rro u s Me t a l s ， 1 9 9 8 ， 8 ( 3 ) ： 4 1 5 4 1 9 Ni P及 Ni P P T F E纳米非 晶镀层研究 中国腐蚀 与防护 学 1 3 Iq 涛，粱志杰 激光强化 电刷镀 Ni镀层残余 研 究 J 】 l 报 2 0 1 0 ， 3 0 ( 5 ) ： 3 7 9 3 8 2 电镀与精饰， 2 0 1 1 ， 3 3 ( 1 ) ： 6 - 9 L I U X u e - z h 0 n L I C h a o ， WA NG J i a n f e i ， T I A N J i n t a o ， Y1 N YA N T a o ，L I ANG Z h i - j i e R e s i d u a l s t r e s s o f Ni c o a t i n g s Y a n s h e n g S t u d y o f Ni P P T F E c o a t i n g s 0 n c a r b 0 n s t e e 1 v i a p r e p a r e d b y l a s e r e n h a n c e d e l e c tr o b r u s h p l a t i n g J P l a t i n g a n d e l e c t r o l e s s d e p o s i t i 0 n J o u rna 1 o f C h i n e s e S o c i e t y f o r F i n i s h i n g ， 2 0 1 1 ， 3 3 ( 1 ) ： 6 - 9 C o rr o s i o n a n d P r o t e c t i o n 2 0 1 0 ， 3 0 ( 5 ) ： 3 7 9 3 8 2 ( 编辑陈卫萍)