低碳钢管表面化学镀Ni-P-Zn合金的研究--《南昌大学》2008年硕士论文
低碳钢管表面化学镀Ni-P-Zn合金的研究
【摘要】：
本研究采用化学镀自催化反应技术在20~#钢管表面制备了光亮美观和耐蚀性能良好的Ni-P-Zn合金镀层。
通过正交实验确定了化学镀Ni-P-Zn的最适宜工艺件为:硫酸镍:30 g·L~(-1):次磷酸钠:16 g·L~(-1);柠檬酸三钠:86 g·L~(-1);氯化铵:50 g·L~(-1);硫酸锌:8g·L~(-1);pH 9;温度95℃。
通过单因素实验考察了化学镀最适宜条件对镀速的影响,结果表明,在此条件下具有较大的镀速。
对化学镀最适宜条件下的化学镀Ni-P-Zn进行了热力学和动力学研究,并建立了相关数学模型。经验证,热力学模型结果符合本实验实际情况:动力学模型计算值与实验值基本吻合。
通过自行研制OP-10硫酸酯(磺化OP-10)并与其它药品配制成化学镀光亮剂,提高了Ni-P-Zn镀层的光亮程度。
在化学镀最适宜条件并加添加剂的情况下,镀层中磷含量随镀液中硫酸锌浓度的增加变化不大,但锌含量呈先提高后下降趋势,当硫酸锌浓度为8 g·L~(-1)时,镀层中锌含量约为12%左右,此时其具有最好的耐蚀性能。
通过在添加光亮剂的镀液中分别添加La、Ce和Yb等稀土元素,提高了镀速和改善了镀层的表面质量和耐蚀性能。镀层的耐蚀时间均明显高于化学镀Ni-P镀层和化学镀Ni-P+电镀Ni复合镀层的耐蚀时间,其中La元素效果最好。
通过在200℃下对光亮剂和稀土改性化学镀制备的镀层进行热处理,进一步提高了镀层的质量和耐蚀性能。
对热处理后的镀层进行表面钝化后,在盐雾试验中耐蚀时间可高达2100 h以上。
【关键词】：
【学位授予单位】：南昌大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2008【分类号】：TQ153.2【目录】：
Abstract4-9
第一章 绪论9-19
1.1 研究的目的和意义9-11
1.2 化学镀的发展史11-12
1.3 化学镀的分类及特点12-13
1.4 化学镀镍镀层的性质及应用13-14
1.5 化学沉积Ni-P-Zn镀层工艺的理论基础14-15
1.5.1 化学镀镍原理14-15
1.5.2 锌沉积原理15
1.6 稀土元素在化学镀和电镀中的应用15-17
1.6.1 稀土在电镀上的应用16
1.6.2 稀土在化学镀中的应用16-17
1.7 本论文的主要研究内容17-18
1.8 课题的目的和意义18-19
第二章 钢管表面化学镀Ni-P-Zn19-55
2.1 钢管表面的预处理19-23
2.1.1 预先脱脂19-20
2.1.2 电解清洗20
2.1.3 酸洗20-21
2.1.4 弱浸蚀21
2.1.5 脱脂—浸蚀—步法21-22
2.1.6 低碳钢的预处理22-23
2.1.7 本实验钢管预处理工艺流程23
2.2 化学镀Ni-P-Zn23-26
2.2.1.实验试剂及仪器23-24
2.2.2 实验材料24
2.2.3 检测方法24
2.2.4 化学镀镍各组分的作用与选择24-25
2.2.5 化学镀镍的实验装置和工艺流程25-26
2.2.6 镀液配制方法26
2.3 化学镀正交实验26-28
2.3.1 正交实验设计26
2.3.2 正交实验结果与讨论26-28
2.4 单因素实验28-32
2.4.1 硫酸镍浓度对镀速的影响28-29
2.4.2 次磷酸钠浓度对镀速的率影响29-30
2.4.3 硫酸锌浓度对镀速的影响30
2.4.4 柠檬酸三钠浓度对镀速的影响30-31
2.4.5 pH值对镀速的影响31-32
2.4.6 温度对镀速的影响32
2.5 化学镀Ni-P-Zn的热力学和动力学研究32-35
2.5.1 化学镀镍的热力学32-34
2.5.2 络合剂为柠檬酸三钠时的自由能ΔG34-35
2.6 化学镀Ni-P-Zn合金的动力学35-39
2.6.1 基本原理35-36
2.6.2 实验方法及结果分析36-38
2.6.3 动力学方程的检验38-39
2.7 添加剂对镀层光亮度的影响39-45
2.7.1 乳化剂OP-10的磺化39-45
2.8 稀土元素对化学镀Ni-P-Zn合金的影响45-50
2.8.1 实验方法46
2.8.2 实验结果与分析46-50
2.9 硫酸锌浓度对镀层锌含量的影响50-52
2.9.1 工艺条件50
2.9.2 镀层组份测定50-52
2.10 镀层中锌含量对耐蚀性能的影响52-53
2.11 本章小结53-55
第三章 化学镀Ni-P-Zn合金层的热处理55-60
3.1 镀后除氢处理55
3.2 实验部分55-56
3.2.1 实验装置图55
3.2.2 实验方法55-56
3.3 结果与分析56-60
3.3.1 热处理对晶体结构的影响56-58
3.3.2 热处理对镀层耐蚀性能的影响58-60
第四章 化学镀Ni-P-Zn合金层的钝化处理60-63
4.1 钝化机理60-61
4.2 实验61
4.3 钝化后性能检验61-63
第五章 结论63-65
参考文献66-69
攻读学位期间的研究成果69
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化学镀(Ni-P)-WC纳米微粒复合镀层的研究采​用​化​学​镀​的​方​法​制​备​(​N​i​-​P​)​-​W​C​纳​米​微​粒​复​合​镀​层​,​研​究​了​镀​液​中​W​C​纳​米​微​粒​的​添​加​量​对​镀​层​中​微​粒​含​量​的​影​响​,​通​过​扫​描​电​镜​观​察​了​(​N​i​-​P​)​-​W​C​纳​米​微​粒​复​合​镀​层​的​表​面​形​貌​。​研​究​发​现​,​纳​米​微​粒​镀​层​的​硬​度​随​着​镀​层​中​W​C​纳​米​微​粒​含​量​的​增​加​而​提​高​。​通​过​测​量​(​N​i​-​P​)​-​W​C​纳​米​微​粒​复​合​镀​层​在​N​a​C​I​溶​液​中​的​开​路​电​位​曲​线​和​电​化​学​阻​抗​谱​,​发​现​其​耐​蚀​性​能​要​优​于​合​金​镀​层​。
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Q235钢表面化学镀Ni-P-SiC复合镀层的研究
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铝及铝合金化学镀Ni-P合金工艺研究研​究​了​一​种​新​型​的​铝​及​铝​合​金​化​学​镀​N​i​-​P​合​金​的​前​处​理​工​艺​：​将​化​学​镀​N​i​-​P​合​金​工​艺​的​二​次​施​镀​(​先​碱​性​化​学​镀​N​i​-​P​,​再​酸​性​化​学​镀​N​i​-​P​)​,​改​为​一​次​施​镀​。​给​出​了​前​处​理​活​化​液​的​配​方​和​工​艺​条​件​。​本​工​艺​操​作​简​单​,​便​于​镀​件​质​量​控​制​,​缩​短​了​操​作​时​间​,​提​高​了​工​作​效​率​,​降​低​了​成​本​。​实​验​结​果​表​明​：​此​工​艺​条​件​下​得​到​的​镀​层​,​结​合​强​度​和​镀​层​质​量​达​标​.
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同期刊文献Ni-P合金化学镀溶液的稳定性研究--《昆明理工大学》2002年硕士论文
Ni-P合金化学镀溶液的稳定性研究
【摘要】：
化学镀镍溶液的稳定性是目前国内外化学镀镍工业关注的焦点，也是研究的难点，因为它直接关系到化学镀镍的成本和环保等问题。本文在综合分析大量文献的基础上，概述了化学镀镍溶液的研究现状与发展。针对Ni-P合金化学镀溶液稳定性问题，通过氯化钯稳定性实验、镀液稳定常数的测量以及周期试验(MTO)等方法，详细研究了影响化学镀镍溶液稳定性的各种因素，探索了长寿命化学镀镍工艺，并且初步探讨了提高镀液稳定性的有效措施及镀液的稳定性机理。
研究结果表明，所有组成镀液的有效成分都会影响镀液的稳定性，其中络合剂和稳定剂是影响镀液稳定性的重要因素。在操作条件中，温度、镀液的pH值是影响镀液稳定性的主要因素。在连续施镀过程中，添加方式将决定镀液的使用寿命。
研究得出的最佳长寿命镀镍工艺为；
硫酸镍25g/L，次亚磷酸钠30g/L，乳酸20ml/L，柠檬酸5g/L，乙酸钠15g/L，硫脲1～3mg/L，稳定剂E1mg／L镀液pH值5.0～5.1，施镀温度90±2℃，装载量1dm~2/L；每60min测量镀液中消耗的有效成分和补加浓缩液。
上述镀镍工艺在500ml体积的小实验下可以做到15个周期以上，在40L的工业应用扩大实验下，可以做到10个周期左右。镀层外观光亮、平整，表面致密、均匀，孔隙率低，耐磨、耐蚀性能优良，显微硬度良好(HV_(100)420～520，镀层深度为50～78μm)。各项性能指标能够满足工业应用要求。
【关键词】：
【学位授予单位】：昆明理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2002【分类号】：TQ153【目录】：
第一章 绪论28-41
1．1 概述28-34
1．1．1 化学镀28-29
1．1．2 化学镀的特点与优点29-30
1．1．3 化学镀镍的发展简史30-32
1．1．4 化学镀镍的发展前景32-34
1．2 化学镀镍溶液的研究现状与发展34-39
1．2．1 化学镀镍溶液的研究现状34-36
1．2．2 化学镀镍溶液的稳定性评价方法36-37
1．2．3 提高镀液稳定性的措施37-39
1．2．4 小结39
1．3 课题的提出39-41
1．3．1 研究目的和意义39-40
1．3．2 研究内容40-41
第二章 理论基础41-65
2．1 化学镀镍热力学41-43
2．2 化学镀镍动力学43-44
2．3 化学镀Ni-P合金机理44-52
2．3．1 原子氢理论45-47
2．3．2 氢化物传输理论47
2．3．3 电化学理论47-49
2．3．4 羟基-镍离子配位理论49-50
2．3．5 化学镀Ni-P机理的进展50-52
2．4 化学镀镍溶液各组分的剖析52-64
2．4．1 主盐52-53
2．4．2 还原剂53
2．4．3 络合剂53-59
2．4．4 稳定剂59-62
2．4．5 加速剂62
2．4．6 缓冲剂62-63
2．4．7 其他组份63-64
2．5 小结64-65
第三章 实验研究65-114
3．1 实验设备与仪器65
3．2 实验材料65
3．3 实验基本操作步骤65-69
3．3．1 配制镀液66
3．3．2 试样预处理66-69
3．3．2．1 铝、铝合金预处理工艺流程66
3．3．2．2 除油66-67
3．3．2．3 酸蚀67
3．3．2．4 化学浸锌67-69
3．3．3 施镀69
3．3．4 镀液分析测试69
3．3．5 镀层性能测试69
3．4 测试方法69-73
3．4．1 化学镀镍溶液中镍含量的测定69-70
3．4．2 化学镀镍溶液中次亚磷酸根离子含量的测定70-71
3．4．3 化学镀镍溶液中亚磷酸根离子含量的测定71
3．4．4 化学镀镍溶液稳定性测试71-72
3．4．5 沉积速率72
3．4．6 镀层磷含量测试72-73
3．4．7 镀层形貌及微观结构73
3．4．8 镀层耐蚀性测试73
3．4．9 镀层孔隙率测试73
3．4．10 镀层硬度测试73
3．4．11 镀层耐磨性测试73
3．4．12 镀层结合力测试73
3．5 化学镀镍溶液组份对镀液稳定性影响73-95
3．5．1 主盐和还原剂对镀液稳定性影响74-77
3．5．2 络合剂对镀液稳定性影响77-80
3．5．2．1 单一络合剂对镀液稳定性影响77-78
3．5．2．2 复合络合剂对镀液稳定性影响78-80
3．5．3 稳定剂对镀液稳定性影响80-89
3．5．3．1 单一稳定剂对镀液稳定性影响80-81
3．5．3．2 复合稳定剂对镀液稳定性影响81-89
3．5．4 缓冲剂对镀液稳定性影响89-90
3．5．5 加速剂对镀液稳定性影响90-92
3．5．6 镀液中其他组份对镀液稳定性影响92-94
3．5．6．1 光亮剂对镀液稳定性影响92
3．5．6．2 表面活性剂对镀液稳定性影响92-94
3．5．7 小结94-95
3．6 操作条件对镀液稳定性影响95-102
3．6．1 镀液pH值对镀液稳定性影响95-96
3．6．2 温度对镀液稳定性影响96-97
3．6．3 装载量对镀液稳定性影响97-98
3．6．4 搅拌对镀液稳定性影响98-99
3．6．5 添加方式对镀液稳定性影响99-101
3．6．6 其他操作条件对镀液稳定性影响101
3．6．7 小结101-102
3．7 提高镀液稳定性的措施102
3．8 长寿命镀镍工艺探索与实践102-111
3．8．1 长寿命镀镍工艺探索102-110
3．8．2 长寿命镀镍工艺实践110-111
3．9 镀液稳定性机理探讨111-114
第四章 结论114-120
4．1 影响镀液的稳定性因素114-116
4．2 提高镀液稳定性的有效措施116-117
4．3 长寿命化学镀镍工艺117-118
4．4 镀液稳定性机理探讨118-120
参考文献120-123
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