本科毕业设计任务书3.doc

毕业论文任务书课题名称 温度对AZ91D表面化学镀镍层质量和性能的影响研究学院(部) 材料学院 专 业 材料成型及控制工程 班 级 学生姓名 学 号 月 日 至 月 日共 周指导教师(签字) 教学院长(签字) 年 月 日一、 论文内容（论文阐述的问题） 作为地球上最轻的金属结构材料, 镁及其合金具有许多优良的特性。镁的比强度很高, 密度约为铝的 2/3, 铁的 1/4; 镁还具有良好的导热、导电性、尺寸稳定性、电磁屏蔽性、机加工性能以及再循环利用的性能。这些特性可使其成为汽车工业、航空工业及电子工业中首选的结构材料。同时镁是地球上第八富有的元素, 其在地壳中的含量大约为1.93%, 在海洋中的含量约为 0.13%,在能源日渐枯竭的今天, 开发镁合金材料已成为各国材料研究者的重要研究课题1。镁合金在汽车工业的应用历史悠久，首次应用是在 20 世纪 30 年代，用于制作一辆赛车的活塞，之后镁合金成为了热门的金属材料。它的应用主要在驾驶盘、仪表盘框架、制动马达、油泵箱、离合器盘、发动机构件、框架构件、座椅系统、转向柱轮等。降低汽车重量是节能减排的重要措施，因为轿车在公路上行驶时，自身重量消耗的能源约占总消耗的 85%，因此，减轻轿车自身重量成了汽车制造公司的首要目标。轮毂作为汽车一个重要部件,对汽车节能、环保、安全性、操控性都有重要的影响,因此如何选材及加工成型,达到轻量化,意义深远2。相比于碳素钢、球墨铸铁及铝合金轮毂，AZ91D镁合金轮毂具有以下优点：比强度高;抗振性能好,铝合金轮毂无法比拟;受外力退让性好,镁合金轮毂比铝合金轮毂可以承受更强烈的冲击载荷;截面设计自由度大,镁合金截面刚度随起厚度的立方比而增加,利于调整和设计方案;切削性能好,轮毂表面无须抛光;受冲击摩擦不会起火花。主要应用于汽车轮毂上。但由于其较低的耐腐蚀性, 限制了它的进一步应用,所以对AZ91D镁合金进行表面处理，从而满足使用要求就有了重要的工程应用价值。然而,镁和镁合金的耐蚀性差, 这主要是由于其表面在空气中形成的氧化膜的致密系数比为0.79，小于 1,不能形成保护基体的致密氧化膜,同时由于镁的电位很负,约为- 2.36 V, 与大多数金属接触时, 形成电偶电池, 使得镁作为阳极而加速了腐蚀; 其次镁或镁合金中的一些杂质元素形成阴极相, 也加速了镁的腐蚀, 因此常采用阳极氧化、气相沉积、激光改性、电镀等表面处理方法来减缓或抑制镁和镁合金的腐蚀。而诸多表面处理工艺得到的膜层的耐腐蚀性能、装饰性、都还有待进一步研究。例如：阳极氧化是被广泛应用于镁及其合金的表面处理方法, 但所得膜层的耐腐蚀性能还有待提高,而且表面膜层很脆, 不导电, 所以不适合于负载或需要导电的应用场合。气相沉积、激光改性的方法比较环保, 但是其设备投资较大, 膜层制备成本高。电镀的成本较低,有望在镁合金表面形成具有良好防护装饰性的镀层345，但是镁合金由于自身的特性,难以直接进行电镀,故需要前处理,产生一层打底镀层,在此基础上,通过电镀才能形成均匀、致密的镀层。化学镀镍及镍基合金镀层均匀、致密、沉积速率较快; 该镀层可能为非晶态, 使其表现出良好的耐蚀性、耐磨性、焊接性和装饰性等, 促进了其在许多合金基体表面上的沉积。温度是影响化学镀沉积速率的主要参数。化学镀镍的催化反应一般只能在加热条件下实现,许多化学镀镍的单个反应步骤只有在50以上才有明显的沉积速率,特别是酸性次亚磷酸盐溶液,操作温度一般都在85一95之间6。由此可见,温度对化学镀过程的影响较为明显,因此,本项目拟通过选择最优的温度条件，研究温度对合金镀层结构和质量的影响。旨在为镁合金表面制备均匀、致密、结合力良好的镀镍层提供理论基础和技术支持，扩大镁合金的应用范围，具有较大的理论意义。二、 论文原始资料（实验、研究方案）实验内容： 1、不同温度对化学镀镍层质量和性能的影响；2、不同镀层厚度对镁合金耐蚀性能的影响。3、不同热处理工艺对镁合金化学镀镍层结合力的影响；实验方法、手段：1. 试样制备，打孔；2. 打磨处理，800#砂纸打磨；3. 丙酮溶液内超声波清洗，10min；4. 蒸馏水中超声波清洗，10min；5. 一步酸洗活化工艺：磷酸60ml/L，氟化氢铵40g/L，硼酸30g/L，时长25s左右;6. 化学镀镍工艺：碱式碳酸镍15g/L, 氢氟酸10ml/L(40%),磷酸二氢钠30g/L,柠檬酸5 g/L，氟化氢铵15g/L， L次磷酸钠10 g/，氨水若干，调节PH为6左右；分别在65,70,75，80,85,90镀1h。观察温度对镀速与膜层质量的影响；7. 盐雾试验测试其耐蚀性能:确定了最优化学镀镍工艺后,选定4组不同厚度的试样（化学镀时常分别为0.5h,1.0h,1.5h，2.0h），每组3个，放入盐雾腐蚀箱内，每隔24h观察试样表面,是否出现腐蚀点，统计当试样出现5个腐蚀点时的时间。8. 用XRD，SEM进行微观分析。3. 实验流程：AZ91D镁合金试样实验方案的确定不同温度对镀层性能的影响镀层性能表征根据不同的温度所得结果,确定最适宜的温度参数前处理工艺、化学镀液配方的确定实验药品及实验参数： 碱式碳酸镍15g/L, 氢氟酸10ml/L(40%),磷酸二氢钠30g/L,柠檬酸5 g/L，氟化氢铵15g/L，次磷酸钠10 g/ L，氨水、蒸馏水、丙酮若干。Ph=6,镀液的温度为6590。三、论文完成后提交的文件和图表（论文完成后提交的文件）1. 计算说明书部分：（一）毕业论文任务书（二）毕业论文开题报告（三）毕业论文包括： 1封面 2中外文摘要 3目录 4正文 5致谢 6参考文献 7附录（四）英文文献翻译及原文复印件（五）毕业论文考核评议表（六）毕业论文答辩记录2、图纸部分：（1）添加剂量对照表（2）正交试验表（3）各种性能数据分析对照（4）金相照片和样品外观照片四、毕业论文进程安排序号 论文各阶段名称 日期（教学周）1 布置任务，下达任务书 2 搜集论文，阅读资料，熟悉课题 3 完成开题报告，熟悉实验设备 4 论证实验方案 5 整理数据 6 整理和修改毕业论文 7 毕业答辩 5、 主要参考资料1Chen Z, Chen J. Hot topic on magnesium technology in china frontiers of materials science china.2008,2 (1):1-8.2龙思远，徐绍勇.长安汽车轻量化与镁合金应用.现代零部件.2010,(11):8-10.3Chen Z, Chen J. Hot topic on magnesium technology in china frontiers of materials science china.2008,2 (1):1-8.4高麒麟，高斌，高翔.镁合金及其表面电镀技术.表面技术.2004, 33(1):8-10.5Zhang W.X, He J.G, Jiang Z.H et al. Electroless Ni-P layer with a chromium-free pretreatment onAZ91D magnesium alloy. Surface & coating Technology. 2007, 201: 4594-4600.6张晓琳 镁合金微弧氧化/导电复合涂层工艺研究D 西安: 长安大学学位论文，2009: 57-587 刘贵立.镁合金电子结构与腐蚀特性研究.物理学报.2010,59 (4):2708-2710. 8 屠振密, 杨哲龙.酸盐-乙酸盐体