CN118685831A - 一种镁合金表面电镀涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及镁合金表面电镀技术领域，具体涉及一种镁合金表面电镀涂层及其制备方法，该方法包括：将镁合金表面打磨后进行碱洗除油，然后再进行酸洗、活化、浸锌，采集浸锌过程中的镁合金表面图像，根据镁合金表面图像中像素点的灰度分布特征得到镁合金表面图像中各像素点的镁锌置换发生指数；结合镁合金表面图像中像素点的纹理特征得到镁合金表面图像中各像素点的浸锌优良指数；根据各像素点的浸锌优良指数获取镁合金表面图像的锌层附着质量指数，完成镁合金浸锌时间的调整，然后将镁合金进行电镀操作，得到镁合金表面电镀镍涂层。本发明旨在提高镁合金表面的整体浸锌效果，提高镁合金表面浸锌层的完整度、平整度。

Description

一种镁合金表面电镀涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及镁合金表面电镀技术领域，具体涉及一种镁合金表面电镀涂层及其制备方法。

背景技术

镁合金是以镁为基础加入其它元素组成的合金，其中主要合金元素有铝、锌、锰等金属元素，具有密度小、强度高、弹性模量大等特点，主要应用于航空航天、运输、化工等工业领域。由于镁的金属性质较为活泼，在自然界中几乎没有纯镁矿，导致镁合金表面极易与空气中的氧气发生氧化形成氧化镁，不易清除干净，严重影响金属镀层间的结合力，因此通常需要对镁合金表面进行电镀涂层处理，隔绝氧气，延长镁合金的使用寿命。

镁合金表面电镀涂层的制备过程包括表面打磨、碱洗除油、酸洗、活化、浸锌、电镀镍钴合金，在浸锌的过程中，浸锌时间不同，镁合金表面浸锌层发生置换反应的程度不同，会使浸锌层的紧密程度、结合力不同，浸锌时间过长，造成镁合金表面粗糙，高度相差过大，影响镁合金的使用，而浸锌时间过短，造成镁合金表面仅出现部分浸锌层，且影响浸锌层的牢固性，在后续使用过程中可能仍会被腐蚀，影响镁合金的使用寿命，因此，如何合理控制浸锌时间，提高镁合金表面的浸锌效果成为急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种镁合金表面电镀涂层及其制备方法，所采用的技术方案具体如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种镁合金表面电镀涂层制备方法，该方法包括以下步骤：

S1：将镁合金表面粗打磨后进行精细打磨，然后用蒸馏水冲洗；

S2：将S1中得到的镁合金放入恒温碱洗液中，所述恒温碱洗液的成分为NaOH、、，1min后取出使用蒸馏水进行清洗，得到除油后的镁合金；

S3：将S2中得到的镁合金放入酸洗液中，所述酸洗液的成分为、、，25s后取出使用蒸馏水进行清洗，得到酸洗后的镁合金；

S4：将S3中得到的镁合金放入活化液中，所述活化液的成分为、、，5min后将镁合金取出；

S5：将S4中得到的镁合金放入浸锌液中，所述浸锌液的成分为、、、，浸锌时间min，采集浸锌5min后各时刻的镁合金表面图像；根据镁合金表面图像中像素点的灰度分布特征得到镁合金表面图像中各像素点的镁锌置换发生指数；根据各像素点的镁锌置换发生指数结合镁合金表面图像中像素点的纹理特征得到镁合金表面图像中各像素点的浸锌优良指数；根据各像素点的浸锌优良指数获取镁合金表面图像的锌层附着质量指数，完成镁合金浸锌时间的调整；

S6：将S5中得到的镁合金放入电镀液中进行电镀操作，所述电镀液的成分为、、、糖精钠、十二烷基硫酸钠，电镀时间23min后，得到镁合金表面电镀镍涂层。

优选的，所述恒温碱洗液的获取过程中包括，NaOH、、的含量比为3.5:1:3，单位为g/L，所述恒温碱洗液的温度为65℃、PH值为10。

优选的，所述酸洗液的获取过程中包括，的含量为0.5g/L，的含量为30ml/L，的含量为3g/L，所述酸洗液的温度为室温、PH值为2。

优选的，所述活化液的获取过程中包括，的含量为120g/L，的含量为20g/L，的含量为100ml/L，所述活化液的温度为75℃、PH值为3。

优选的，所述浸锌液的获取过程中包括，的含量为120g/L，的含量为20g/L，的含量为100ml/L，所述浸锌液的温度为55℃，PH值为11。

优选的，所述镁合金表面图像中各像素点的镁锌置换发生指数，包括：

以镁合金表面图像中各像素点为中心，预设方形窗口，将方形窗口内所有像素点利用聚类算法划分为两个聚类簇，计算各聚类簇所有像素点的灰度均值，计算两个灰度均值的和值，计算各聚类簇的所述灰度均值与所述和值的比值，将所述比值作为对应聚类簇的置换权重；

针对各像素点的方形窗口，计算方形窗口中任一像素点所属聚类簇内各像素点的灰度值与对应聚类簇的所述灰度均值的差值绝对值，计算所述差值绝对值与预设大于0的协调因子的和值的倒数，将所述任一像素点所属聚类簇内所有像素点的所述倒数的和值作为所述任一像素点的置换密度，计算所述置换密度与所述任一像素点所属聚类簇的置换权重的和值，记为第一和值，计算所述第一和值与所述任一像素点的灰度值的乘积，将方形窗口内所有像素点的所述乘积的和值作为方形窗口中心像素点的镁锌置换发生指数。

优选的，所述镁合金表面图像中各像素点的浸锌优良指数，包括：

针对镁合金表面图像，以各像素点为中心预设方形窗口，将各像素点的镁锌置换发生指数以及在图像坐标系中的横坐标、纵坐标组成各像素点的置换描述子，将方形窗口内所有像素点的置换描述子进行曲面拟合，得到拟合后的曲面方程，利用曲面方程计算方形窗口内各像素点在预设两个方向上镁锌置换发生指数的斜率；

针对各像素点的方形窗口，计算方形窗口中任一像素点的两个方向上所述斜率的绝对值的和值，计算所述任一像素点与方形窗口中心像素点的欧式距离，计算所述欧式距离与所述和值的乘积，计算所述乘积与预设大于0的协调因子的和值的倒数，将方形窗口内所有像素点的所述倒数的和值作为方形窗口中心像素点的镁锌置换平衡指数；

将镁合金表面图像中所有像素点的镁锌置换平衡指数作为聚类算法的输入，输出为各聚类簇，计算各聚类簇中所有元素的均值，将各聚类簇按所述均值升序排列对各聚类簇从1开始依次编号，将镁合金表面图像中所有像素点的镁锌置换平衡指数利用区域生长算法得到各生长区域，将各聚类簇的编号赋予对应聚类簇内的像素点，利用灰度共生矩阵的计算方法获取各生长区域的灰度共生矩阵，计算各灰度共生矩阵在各方向上的熵，镁合金表面图像中像素点a的方向熵一致指数记为，表达式为：

式中，、分别表示像素点a所在生长区域的灰度共生矩阵在第h个、第p个方向上所计算出的灰度共生矩阵的熵，exp()表示以自然常数为底数的指数函数，表示计算灰度共生矩阵所选方向的个数；

针对镁合金表面图像，计算各像素点所在生长区域内所有像素点的数量、所有像素点的镁锌置换平衡指数的标准差，计算所述标准差与预设大于0的协调因子的和值，记为第二和值，计算所述数量与所述和值的比值，将所述比值与对应像素点的方向熵一致指数的乘积作为镁合金表面图像中各像素点的浸锌优良指数。

优选的，所述根据各像素点的浸锌优良指数获取镁合金表面图像的锌层附着质量指数，完成镁合金浸锌时间的调整，包括：

将镁合金表面图像中所有像素点的浸锌优良指数利用聚类算法得到各聚类簇，计算各聚类簇中像素点数量与镁合金表面图像中所有像素点数量的比值，作为各聚类簇内所有像素点的有效权重，计算镁合金表面图像中各像素点的所述有效权重与浸锌优良指数的乘积，计算所述乘积与镁合金表面图像中像素点的浸锌优良指数的最大值的比值，记为第一比值，将镁合金表面图像中所有像素点的所述第一比值的均值作为镁合金表面图像的锌层附着质量指数；

若镁合金表面图像的锌层附着质量指数大于等于预设浸锌阈值，将镁合金从浸锌液中取出，否则，继续采集镁合金表面图像，计算镁合金表面图像的锌层附着质量指数，直至连续预设数值个采集时刻的镁合金表面图像的锌层附着质量指数大于等于预设浸锌阈值。

优选的，所述电镀液的获取过程中包括，的含量为90g/L，的含量为45g/L，的含量为105g/L，糖精钠的含量为3g/L，十二烷基硫酸钠的含量为0.1g/L，所述电镀液的温度为65℃，PH值为5。

第二方面，本发明实施例还提供了一种镁合金表面电镀涂层，所述镁合金表面电镀涂层由上述任意一项所述方法的步骤制作而成。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明通过分析镁合金在浸锌液发生置换反应后镁合金表面的特征构建镁锌置换发生指数，反映镁合金表面各像素点发生置换反应的程度，结合像素点的灰度特征提高了置换反应程度判断的可靠性；基于镁锌置换发生指数分析镁合金在浸锌液中发生置换反应的均匀程度并构建镁锌置换平衡指数，反映镁合金表面浸锌层的粗糙程度，提高了镁合金表面浸锌层结构判断的准确性；基于镁锌置换平衡指数分析镁合金表面图像中各像素点的浸锌效果并构建浸锌优良指数，评估镁合金表面各像素点浸锌效果的优劣程度；基于浸锌优良指数分析镁合金表面图像中整体的浸锌效果并构建锌层附着质量指数，衡量镁合金表面整体浸锌效果，提高镁合金表面浸锌时间控制的精度，进而提高镁合金表面浸锌后的浸锌层的完整度、平整度，提高镁合金表面电镀涂层的附着力，延长镁合金的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一个实施例提供的一种镁合金表面电镀涂层制备方法的步骤流程图；

图2为镁合金表面电镀镍涂层制备工艺流程图；

图3为不同浸锌时间的镁合金三维立体图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种镁合金表面电镀涂层及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种镁合金表面电镀涂层及其制备方法的具体方案。

实施例1提供一种镁合金表面电镀涂层制备方法，制备流程图请参阅图1，具体制备过程如下：

实施例1

在镁合金表面电镀单质镍、镍合金以及镍复合镀层可以提升镁合金的防腐蚀性能、导电性和表面硬度等，因此本实施例以对型号为AZ91D的镁合金表面电镀镍涂层为例进行制备，本实施例中所用AZ91D镁合金的规格为：熔点为596℃，导热系数为72W/MK，延伸率为7%，抗拉强度为250MPa，屈服强度为150MPa。AZ91D镁合金中主要组成成分与质量分数如表1所示。

表1 AZ91D镁合金中主要组成成分与质量分数

成分

Mg(镁)

Al(铝)

Zn(锌)

Mn(锰)

Ni(镍)

Cu(铜)

Si(硅)

Fe(铁)

质量分数(%)

余量

9.0

0.8

0.35

0.001

0.025

<0.05

<0.004

：表面打磨。使用目数为320的砂纸对镁合金表面进行粗打磨，当镁合金表面无杂质及氧化物后，再依次改用目数为800、1000和2000的砂纸对镁合金表面进行精细打磨，使镁合金表面更为平整，使用蒸馏水对打磨完成后的镁合金表面进行冲洗，准备进行下一阶段的处理。

：碱洗除油。将阶段所得镁合金放入温度为65℃、PH值为10的恒温碱洗液中，去除镁合金表面油污，碱洗液中的成分及含量分别为：NaOH(氢氧化钠)含量为35g/L，(碳酸钠)含量为10g/L，(磷酸钠)含量为30g/L，1min后将镁合金取出，使用蒸馏水对镁合金表面进行清洗，去除镁合金表面残留的碱洗液，得到除油后的镁合金。

：酸洗。由于镁的化学性质极为活泼，镁合金表面极易形成(氧化镁)、(氢氧化镁)覆盖在镁的表面，因此将阶段所得镁合金放入PH值为2、温度为室温的酸洗液中，酸洗液的成分及含量为：(硫脲)含量为0.5g/L，(质量分数为65%硝酸)含量为30ml/L，(氟化钠)含量为3g/L，用于去除镁合金表面的氧化物、氢氧化物，使镁合金基体暴露出来，25s后将镁合金取出，使用蒸馏水对镁合金表面进行清洗，去除镁合金表面残留的酸洗液，得到酸洗后的镁合金。

：活化。为去除镁合金表面经过酸洗工艺后残留的氧化物，并形成(氟化镁)薄膜，防止镁合金基体再次被氧化，同时使镁合金表面的电势达到均匀，因此将阶段所得镁合金放入PH值为3、温度为75℃的活化液中，对镁合金进行活化处理，活化液的成分及含量为：(焦磷酸钾)含量为120g/L，(氟化钠)含量为20g/L，(磷酸)100ml/L，5min后将镁合金取出。

：浸锌。将阶段所得镁合金放入PH值为11、温度为55℃的浸锌液中，浸锌液的成分及含量为：(硫酸锌)35g/L，(焦磷酸钾)含量为100g/L，(氟化钠)含量为5g/L，(碳酸钠)含量为5g/L，浸锌时间min。对于具体浸锌时间，采用以下步骤进行控制：

步骤S001，在浸锌过程中采集镁合金表面图像，并进行预处理。

通过高清摄像头以垂直俯拍的角度采集在阶段浸锌开始第5min后镁合金各时刻的表面图像，记采集间隔为T，本实施例中T=5s，实施者可根据实际情况自行设定，本实施例对此不做限制。针对各时刻的镁合金的表面图像。所得镁合金的表面图像为RGB图像，通过灰度平均法将镁合金的表面图像转换为灰度图像。

由于在采集图像的过程中，可能会受到环境噪声影响，导致采集到的图像中存在噪声，因此本实施例使用双边滤波算法对镁合金表面的灰度图像进行去噪处理，同时为使图像中的细节部分更清晰，便于后续步骤进行分析，本实施例使用自适应对比度增强(Adaptive contrast enhancement，ACE)算法对镁合金表面的灰度图像进行增强。其中双边滤波算法、ACE算法均为现有公知技术，具体过程本实施例不再赘述。

至此，得到各时刻预处理后的镁合金表面图像。

步骤S002，分析镁合金在浸锌液中发生置换反应后的特征构建镁锌置换发生指数，基于镁锌置换发生指数分析发生置换反应的均匀程度构建镁锌置换平衡指数，基于镁锌置换平衡指数构建浸锌优良指数，基于浸锌优良指数分析镁合金表面图像整体浸锌效果并构建锌层附着质量指数。

具体的，本实施例首先将镁合金表面打磨后进行碱洗除油，然后再进行酸洗、活化、浸锌，采集浸锌过程中的镁合金表面图像，根据镁合金表面图像中像素点的灰度分布特征得到镁合金表面图像中各像素点的镁锌置换发生指数；结合镁合金表面图像中像素点的纹理特征得到镁合金表面图像中各像素点的浸锌优良指数；根据各像素点的浸锌优良指数获取镁合金表面图像的锌层附着质量指数，完成镁合金浸锌时间的调整，然后将镁合金进行电镀操作，得到镁合金表面电镀镍涂层，具体镁合金表面电镀镍涂层制备工艺流程图如图2所示。各时刻镁合金表面图像的锌层附着质量指数的构建过程具体为：

在镁合金的浸锌过程中，本质上为镁合金中的金属镁与浸锌液中的锌离子发生置换反应，使锌离子转换为金属锌，并沉积在镁合金表面，浸锌时间较短，发生置换反应的时间较短，镁合金表面沉积的金属锌较少，导致覆盖不完全。由于镁合金是一种铸造合金，成分多样，而在镁合金表面发生置换反应后得到的锌纯度较高、较为纯粹，同时锌的颜色为银白色，若浸锌时间较短，在镁合金表面图像中，发生置换反应覆盖金属锌的位置对应灰度值较大，未发生置换反应的位置由于颜色较为暗淡，灰度值较小。故在镁合金表面图像中，灰度值的分布应当接近双峰分布，且灰度值较大的峰越大，表明发生置换反应的程度越大。基于上述分析，本实施例构建镁锌置换发生指数，反映镁合金表面图像中各像素点发生置换反应后被金属锌覆盖的程度，镁锌置换发生指数的构建过程如下：

本实施例以任一时刻的镁合金表面图像为例进行分析，将以像素点a为中心、边长为b的正方形窗口记为像素点a的覆盖观测窗口，将覆盖观测窗口中所有像素点的灰度值作为K-means聚类算法的输入，本实施例中b=7，聚类数K=2，实施者可根据实际情况自行设定，本实施例对此不做限制，K-means聚类算法输出为两个聚类簇，计算两个聚类簇内像素点的灰度均值，将灰度均值最大的聚类簇记为已置换簇，将灰度均值最小的聚类簇记为未置换簇，其中K-means聚类算法为现有公知技术，具体过程本实施例不再赘述。构建镁锌置换发生指数，表达式为：

式中，表示镁合金表面图像中像素点a的覆盖观测窗口内第c个像素点所在聚类簇的置换权重，、分别表示已置换簇、未置换簇的灰度均值，表示镁合金表面图像中像素点a的覆盖观测窗口内第c个像素点，、分别表示已置换簇、未置换簇内所有像素点所构成的集合；

表示镁合金表面图像中像素点a的覆盖观测窗口内第c个像素点的置换密度，表示镁合金表面图像中像素点a的覆盖观测窗口内第c个像素点所在聚类簇的灰度均值，表示镁合金表面图像中像素点a的覆盖观测窗口内第c个像素点所在聚类簇中第d个像素点的灰度值，表示预设大于0的协调因子，用于避免分母为零导致无法计算，本实施例中，实施者可根据实际情况自行设定，本实施例对此不做限制，表示镁合金表面图像中像素点a的覆盖观测窗口内第c个像素点所在聚类簇中像素点的数量；

表示镁合金表面图像中像素点a的镁锌置换发生指数，b表示覆盖观测窗口的边长，本实施例中b=7，表示镁合金表面图像中像素点a的覆盖观测窗口内第c个像素点的灰度值。将记为第一和值。

在镁合金表面图像中像素点a的覆盖观测窗口中，若覆盖观测窗口中第c个像素点所在聚类簇的灰度值越大，即越大，表明聚类簇内像素点越可能为镁合金表面发生置换反应后的像素点，故计算出的置换权重越大；同时若聚类簇内第d个像素点与灰度均值的差异越小，即越小，表明聚类簇内像素点灰度值的分布越集中，镁合金表面发生置换反应的效果越好，故计算出的置换密度越大；同时像素点a的覆盖观测窗口中第c个像素点的灰度值越大，即越大，越符合发生置换反应后镁合金表面覆盖锌的特征，故计算出的镁锌置换发生指数越大。

基于上述分析，在镁合金的浸锌过程中，是镁合金中的金属镁与浸锌液中的锌离子发生置换反应，使金属锌沉积在镁合金表面，由于所用镁合金是经过表面打磨、碱洗除油、酸洗、活化处理后的镁合金，表面较为光滑，且镁在镁合金中的分布可能不均匀的，因此浸锌液中的锌离子与镁合金中的金属镁发生置换反应时，镁合金中不同位置发生置换反应的程度不同，即镁合金中不同位置发生置换反应后所得浸锌层的厚度不同，故在镁合金表面图像中，灰度值的分布有所差异。基于上述分析，本实施例基于镁锌置换发生指数构建镁锌置换平衡指数，反映各像素点覆盖锌的均匀程度，镁锌置换平衡指数的构建过程如下：

将以像素点a为中心、边长为c的正方形窗口记为像素点a的置换观测窗口，本实施例中c=5，实施者可根据实际情况自行设定，本实施例对此不做限制，将像素点a像素坐标系下的横坐标、纵坐标与镁锌置换发生指数的值所构成的数组记为像素点a的置换描述子，对置换观测窗口中所有像素点的置换描述子使用最小二乘法进行曲面拟合，得到拟合后的曲面方程，并通过对曲面方程求导的方式计算置换观测窗口中各像素点在0°、90°两个方向上镁锌置换发生指数的斜率，其中最小二乘法为现有公知技术，具体过程本实施例不再赘述。计算镁锌置换平衡指数，表达式为：

式中，表示镁合金表面图像中像素点a的镁锌置换平衡指数，c表示置换观测窗口的边长，本实施例中c=5，、分别表示镁合金表面图像中像素点a的置换观测窗口中第g个像素点在0°、90°方向上的镁锌置换发生指数的斜率，表示镁合金表面图像中像素点a的置换观测窗口中第g个像素点与像素点a之间的欧式距离，表示预设大于0的协调因子。

在镁合金表面图像中像素点a的置换观测窗口内，若相距越近的像素点在0°、90°方向上的镁锌置换发生指数斜率的绝对值越小，即越小、越小时，表明像素点a周围的镁合金表面与浸锌液中的锌离子发生置换反应越均匀，锌覆盖在镁合金表面越平整，故计算出的镁锌置换平衡指数越大。

在镁合金表面图像中，浸锌效果越好，浸锌层越完整、平整，纹理结构分布越均匀，因此，根据这些特征，本实施例基于镁锌置换平衡指数构建浸锌优良指数，反映镁合金表面图像中各像素点的浸锌效果，浸锌优良指数的构建过程如下：

将镁合金表面图像中所有像素点的镁锌置换平衡指数作为DBSCAN聚类算法的输入，输出为多个聚类簇，DBSCAN聚类算法的邻域半径eps的取值为0.5，最小样本数MinPts的取值为10，分别计算各聚类簇内所有像素点镁锌置换平衡指数的均值并按照升序排序，将排序后的聚类簇分别编号为1、2、…、M，其中M表示聚类簇的数量；将镁合金表面图像作为Canny边缘检测算法的输入，输出为各边缘像素点，将镁合金表面图像中所有像素点的镁锌置换平衡指数作为区域生长法的输入，生长起点为各边缘像素点，生长条件为相邻两个像素点的镁锌置换平衡指数的差值绝对值与所述两个像素点镁锌置换平衡指数最小值的比值小于等于0.1，输出为镁合金表面图像中经过生长后的各生长区域；将各聚类簇的编号赋予对应聚类簇内所有像素点的值，分别根据各生长区域内像素点所在聚类簇的编号构建灰度共生矩阵。其中Canny边缘检测算法、DBSCAN聚类算法、区域生长法、灰度共生矩阵均为现有公知技术，具体过程本实施例不再赘述。

分别计算各灰度共生矩阵在4个方向，即0°、45°、90°、135°方向上的熵。由此计算浸锌优良指数，表达式为：

式中，表示镁合金表面图像中像素点a的方向熵一致指数，H表示计算灰度共生矩阵所选方向的个数，本实施例中H=4，exp()表示以自然常数为底数的指数函数，、分别表示像素点a所在生长区域的灰度共生矩阵在第h个、第p个方向上所计算出的灰度共生矩阵的熵；

表示镁合金表面图像中像素点a的浸锌优良指数，表示镁合金表面图像中像素点a所在生长区域内像素点的数量，表示由镁合金表面图像中像素点a所在生长区域中所有像素点镁锌置换平衡指数的标准差，表示预设大于0的协调因子。将记为第二和值。

在镁合金表面图像中，由像素点a所在生长区域内所有像素点所在聚类簇的编号构建出的灰度共生矩阵在4个方向上的熵差异越小，即越接近于0，表明此时锌在镁合金表面的分布越具有明显的纹理特征，越具有规律性，故计算出的方向熵一致指数越大；同时生长区域内像素点数量越多，且像素点镁锌置换平衡指数的分布越集中，即越大、越小，表明与像素点a具有相似特征的像素点越多，即锌在镁合金表面分布的越平整，故计算出的浸锌优良指数越大。

通过上述步骤所得浸锌优良指数，反映镁合金表面图像中各像素点浸锌效果的优劣程度，将各像素点的浸锌优良指数作为DBSCAN聚类算法的输入，输出为各聚类簇，将各聚类簇记为同效聚类簇，同一个聚类簇中的像素点相似的浸锌效果，DBSCAN聚类算法的邻域半径eps取值为0.3，最小样本数MinPts的取值为10，其中DBSCAN聚类算法为公知技术，具体过程本实施例不再赘述。构建锌层附着质量指数，反映镁合金表面整体浸锌效果，锌层附着质量指数的表达式为：

式中，表示镁合金表面图像中像素点a的有效权重，表示镁合金表面图像中像素点a所在同效聚类簇中像素点的数量，表示镁合金表面图像中像素点的数量；

表示镁合金表面图像的锌层附着质量指数，表示镁合金表面图像中像素点i的有效权重，表示镁合金表面图像中像素点i的浸锌优良指数，表示镁合金表面图像中所有像素点浸锌优良指数的最大值。将记为第一比值。

像素点a所在同效聚类簇内的像素点数量越多，即越大，表明在镁合金表面图像中，与像素点a浸锌效果相似的像素点数量越多，则镁合金表面整体浸锌效果的优劣程度主要由像素点a所在同效聚类簇内的像素点决定，故计算出的有效权重越大，同时若各像素点的浸锌优良指数越大，即越大，表明镁合金表面整体浸锌效果越好，故计算出的锌层附着质量指数越大。

步骤S003，基于镁合金表面图像的锌层附着质量指数控制浸锌阶段的时间。

若所得镁合金表面图像的锌层附着质量指数大于等于浸锌阈值，表明此时镁合金表面浸锌层覆盖完整且平整，无白色结晶物质，即浸锌效果较好，已经达到镁合金表面浸锌工艺的要求，可以将镁合金从浸锌液中取出，进行下一阶段的处理；若所得锌层附着质量指数小于浸锌阈值，表明此时镁合金表面浸锌效果尚未达到浸锌标准，需要继续在浸锌液中进行浸锌处理，待T秒后对镁合金表面再次进行观测，至连续个采集时刻的镁合金表面图像的锌层附着质量指数大于等于浸锌阈值时，结束浸锌工艺，并停止观测，其中，本实施例中浸锌阈值为0.75，，实施者可根据实际情况自行设定，本实施例对此不做限制。不同浸锌时间的镁合金三维立体图如图3所示，图3中上面三个图对应的浸锌时间从左到右依次为3min、6min、9min，图3中下面三个图对应的浸锌时间从左到右依次为12min、15min、18min。

至此，得到浸锌处理后的镁合金。

：电镀镍钴合金。将阶段所得镁合金放入PH值为5、温度为65℃的电镀液中进行电镀操作，电镀液的成分及含量为：(硫酸镍)90g/L，(硫酸钴)45g/L，(氟化氢铵)105g/L，糖精钠3g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L，电镀时间为23min，得到镁合金表面电镀镍涂层。

基于与上述方法相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种镁合金表面电镀涂层，所述镁合金表面电镀涂层由上述一种镁合金表面电镀涂层制备方法中任意一项所述方法的步骤制作而成。

综上所述，本发明实施例通过分析镁合金表面图像中各像素点的浸锌效果并构建浸锌优良指数，评估镁合金表面各像素点浸锌效果的优劣程度；基于浸锌优良指数分析镁合金表面图像中整体的浸锌效果并构建锌层附着质量指数，衡量镁合金表面整体浸锌效果，提高镁合金表面浸锌时间控制的精度，进而提高镁合金表面浸锌后的浸锌层的完整度、平整度。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镁合金表面电镀涂层制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：将镁合金表面粗打磨后进行精细打磨，然后用蒸馏水冲洗；

S2：将S1中得到的镁合金放入恒温碱洗液中，所述恒温碱洗液的成分为NaOH、、，1min后取出使用蒸馏水进行清洗，得到除油后的镁合金；

S3：将S2中得到的镁合金放入酸洗液中，所述酸洗液的成分为、、，25s后取出使用蒸馏水进行清洗，得到酸洗后的镁合金；

S4：将S3中得到的镁合金放入活化液中，所述活化液的成分为、、，5min后将镁合金取出；

S5：将S4中得到的镁合金放入浸锌液中，所述浸锌液的成分为、、、，浸锌时间min，采集浸锌5min后各时刻的镁合金表面图像；根据镁合金表面图像中像素点的灰度分布特征得到镁合金表面图像中各像素点的镁锌置换发生指数；根据各像素点的镁锌置换发生指数结合镁合金表面图像中像素点的纹理特征得到镁合金表面图像中各像素点的浸锌优良指数；根据各像素点的浸锌优良指数获取镁合金表面图像的锌层附着质量指数，完成镁合金浸锌时间的调整；

S6：将S5中得到的镁合金放入电镀液中进行电镀操作，所述电镀液的成分为、、、糖精钠、十二烷基硫酸钠，电镀时间23min后，得到镁合金表面电镀镍涂层。

2.根据权利要求1所述的一种镁合金表面电镀涂层制备方法，其特征在于，所述恒温碱洗液的获取过程中包括，NaOH、、的含量比为3.5:1:3，单位为g/L，所述恒温碱洗液的温度为65℃、PH值为10。

3.根据权利要求1所述的一种镁合金表面电镀涂层制备方法，其特征在于，所述酸洗液的获取过程中包括，的含量为0.5g/L，的含量为30ml/L，的含量为3g/L，所述酸洗液的温度为室温、PH值为2。

4.根据权利要求1所述的一种镁合金表面电镀涂层制备方法，其特征在于，所述活化液的获取过程中包括，的含量为120g/L，的含量为20g/L，的含量为100ml/L，所述活化液的温度为75℃、PH值为3。

5.根据权利要求1所述的一种镁合金表面电镀涂层制备方法，其特征在于，所述浸锌液的获取过程中包括，的含量为120g/L，的含量为20g/L，的含量为100ml/L，所述浸锌液的温度为55℃，PH值为11。

6.根据权利要求1所述的一种镁合金表面电镀涂层制备方法，其特征在于，所述镁合金表面图像中各像素点的镁锌置换发生指数，包括：

以镁合金表面图像中各像素点为中心，预设方形窗口，将方形窗口内所有像素点利用聚类算法划分为两个聚类簇，计算各聚类簇所有像素点的灰度均值，计算两个灰度均值的和值，计算各聚类簇的所述灰度均值与所述和值的比值，将所述比值作为对应聚类簇的置换权重；

针对各像素点的方形窗口，计算方形窗口中任一像素点所属聚类簇内各像素点的灰度值与对应聚类簇的所述灰度均值的差值绝对值，计算所述差值绝对值与预设大于0的协调因子的和值的倒数，将所述任一像素点所属聚类簇内所有像素点的所述倒数的和值作为所述任一像素点的置换密度，计算所述置换密度与所述任一像素点所属聚类簇的置换权重的和值，记为第一和值，计算所述第一和值与所述任一像素点的灰度值的乘积，将方形窗口内所有像素点的所述乘积的和值作为方形窗口中心像素点的镁锌置换发生指数。

7.根据权利要求1所述的一种镁合金表面电镀涂层制备方法，其特征在于，所述镁合金表面图像中各像素点的浸锌优良指数，包括：

针对镁合金表面图像，以各像素点为中心预设方形窗口，将各像素点的镁锌置换发生指数以及在图像坐标系中的横坐标、纵坐标组成各像素点的置换描述子，将方形窗口内所有像素点的置换描述子进行曲面拟合，得到拟合后的曲面方程，利用曲面方程计算方形窗口内各像素点在预设两个方向上镁锌置换发生指数的斜率；

针对各像素点的方形窗口，计算方形窗口中任一像素点的两个方向上所述斜率的绝对值的和值，计算所述任一像素点与方形窗口中心像素点的欧式距离，计算所述欧式距离与所述和值的乘积，计算所述乘积与预设大于0的协调因子的和值的倒数，将方形窗口内所有像素点的所述倒数的和值作为方形窗口中心像素点的镁锌置换平衡指数；

将镁合金表面图像中所有像素点的镁锌置换平衡指数作为聚类算法的输入，输出为各聚类簇，计算各聚类簇中所有元素的均值，将各聚类簇按所述均值升序排列对各聚类簇从1开始依次编号，将镁合金表面图像中所有像素点的镁锌置换平衡指数利用区域生长算法得到各生长区域，将各聚类簇的编号赋予对应聚类簇内的像素点，利用灰度共生矩阵的计算方法获取各生长区域的灰度共生矩阵，计算各灰度共生矩阵在各方向上的熵，镁合金表面图像中像素点a的方向熵一致指数记为，表达式为：

式中，、分别表示像素点a所在生长区域的灰度共生矩阵在第h个、第p个方向上所计算出的灰度共生矩阵的熵，exp()表示以自然常数为底数的指数函数，表示计算灰度共生矩阵所选方向的个数；

针对镁合金表面图像，计算各像素点所在生长区域内所有像素点的数量、所有像素点的镁锌置换平衡指数的标准差，计算所述标准差与预设大于0的协调因子的和值，记为第二和值，计算所述数量与所述和值的比值，将所述比值与对应像素点的方向熵一致指数的乘积作为镁合金表面图像中各像素点的浸锌优良指数。

8.根据权利要求1所述的一种镁合金表面电镀涂层制备方法，其特征在于，所述根据各像素点的浸锌优良指数获取镁合金表面图像的锌层附着质量指数，完成镁合金浸锌时间的调整，包括：

将镁合金表面图像中所有像素点的浸锌优良指数利用聚类算法得到各聚类簇，计算各聚类簇中像素点数量与镁合金表面图像中所有像素点数量的比值，作为各聚类簇内所有像素点的有效权重，计算镁合金表面图像中各像素点的所述有效权重与浸锌优良指数的乘积，计算所述乘积与镁合金表面图像中像素点的浸锌优良指数的最大值的比值，记为第一比值，将镁合金表面图像中所有像素点的所述第一比值的均值作为镁合金表面图像的锌层附着质量指数；

若镁合金表面图像的锌层附着质量指数大于等于预设浸锌阈值，将镁合金从浸锌液中取出，否则，继续采集镁合金表面图像，计算镁合金表面图像的锌层附着质量指数，直至连续预设数值个采集时刻的镁合金表面图像的锌层附着质量指数大于等于预设浸锌阈值。

9.根据权利要求1所述的一种镁合金表面电镀涂层制备方法，其特征在于，所述电镀液的获取过程中包括，的含量为90g/L，的含量为45g/L，的含量为105g/L，糖精钠的含量为3g/L，十二烷基硫酸钠的含量为0.1g/L，所述电镀液的温度为65℃，PH值为5。

10.一种镁合金表面电镀涂层，其特征在于，所述镁合金表面电镀涂层由权利要求1-9任意一项所述方法制作而成。