Ni-P/Ni-B镀层制备及性能研究

论文摘要

本文通过正交实验的方法,采用中国型正交表,以主盐硫酸镍的浓度、络合剂乙二胺的浓度、还原剂硼氢化钠的浓度、氢氧化钠的浓度做为四个因素,从镀速、晶体结构、表面形貌、显微硬度等研究正交实验中Ni-B镀层的性能,确定正交4和正交9的方案较好。镀层中的B含量决定了镀层的结构和性能,所以通过改变还原剂的浓度以改变镀层中的B含量来进一步优化正交实验4和9。通过对正交实验4和9的优化,对比了镀速、晶体结构、表面形貌、显微硬度等性能。正交实验优化4的镀速大于正交实验优化9的镀速,两者的晶体结构并没有明显的区别,可能是因为镀层中B的含量相当。正交实验4优化方案镀层表面致密、均匀,而正交实验9的优化方案镀层的表面“缺陷”较多,致密度低。正交实验4的优化方案的显微硬度明显大于正交实验9的优化方案。但不足的是,两者的镀层都存在“针孔”现象,正交实验9优化方案中,镀层的针孔更明显。因此正交4的优化方案较好。加入乙酸钠对正交实验4优化方案进行再优化,并研究了再优化镀层的沉积速率、晶体结构、表面形貌、显微硬度、耐磨性和耐蚀性等。加入乙酸钠,沉积速率降低,镀层结构由混合晶向微晶转变,镀层表面更加致密、均匀,显微硬度有了明显的提高,镀层的磨损量和平均摩擦系数均减小。由于单层镀层性能提高程度有限,于是本文通过制备化学镀Ni-P/Ni-B双层镀层,详细研究了Ni-P/Ni-B镀层的晶体结构、表面形貌、磨损性能、镀层的孔隙率、极化曲线等,并分析镀层的耐磨性和耐蚀性。改变了镀层底层Ni-P的磷含量,Ni-P/Ni-B镀层晶体结构并没有改变,镀层表面形貌受到基底镀层的影响,Ni-P/Ni-B镀层的磨损性能受到镀层显微硬度和平均摩擦系数共同作用的影响。Ni-P/Ni-B镀层的自腐蚀电位受到Ni-P镀层和Ni-B镀层的自腐蚀电位影响,当二者的自腐蚀电位差在100-130mV左右时,Ni-P/Ni-B镀层的自腐蚀电位较高。降低镀层厚度,研究了镀层的耐磨性和耐蚀性。降低镀层厚,Ni-P（高磷）/Ni-B镀层的耐磨性基本上呈减弱趋势, Ni-P（高磷）/Ni-B镀层的自腐蚀电位基本上呈降低趋势。Ni-P（低磷）/Ni-B镀层,呈现了同样的变化规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 化学镀的研究历史
• 1.2 化学镀发展研究现状
• 1.2.1 化学镀Ni-P发展研究现状
• 1.2.2 化学镀Ni-B发展研究现状
• 1.2.3 化学镀Ni-B-P发展研究现状
• 1.2.4 化学复合镀的发展研究现状
• 1.3 化学镀镀镍的机理
• 1.3.1 以次亚磷酸盐为还原剂的镍磷沉积原理
• 1.3.2 以硼氢化钠为还原剂的镍硼沉积原理
• 1.3.3 镍磷和镍硼沉积统一原理
• 1.4 本课题的研究背景、目的和方法
• 1.4.1 本课题的研究背景
• 1.4.2 本课题的研究内容和目的
• 1.4.3 本课题的研究方法
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 化学镀镀液的配制
• 2.2.1 镀液的配制过程
• 2.2.2 镀液的配制过程中的注意事项
• 2.3 工艺流程
• 2.3.1 化学镀Ni-P工艺流程
• 2.3.2 化学镀Ni-B工艺流程
• 2.3.3 Ni-P/Ni-B镀层工艺流程
• 2.4 镀层的性能测定
• 第三章 化学镀Ni-B的制备及其性能研究
• 3.1 化学镀Ni-B的制备
• 3.1.1 镀液的组成及作用
• 3.1.2 化学镀Ni-B镀层工艺研究
• 3.2 Ni-B镀层正交实验的结果与分析
• 3.2.1 正交实验Ni-B镀层的镀速研究
• 3.2.2 正交实验Ni-B镀层结构研究
• 3.2.3 正交实验Ni-B镀层的形貌研究
• 3.2.4 正交实验Ni-B镀层的显微硬度研究
• 3.3 化学镀Ni-B正交实验的优化
• 3.3.1 正交4和正交9优化方案镀层制备的工艺配方
• 3.3.2 正交实验4和9优化方案制备镀层的性能研究
• 3.4 乙酸钠对正交实验4优化方案镀层性能的影响研究
• 3.4.1 加入乙酸钠镀层的工艺参数
• 3.4.2 加入乙酸钠对沉积速率的影响
• 3.4.3 加入乙酸钠对镀层晶体结构的影响
• 3.4.4 加入乙酸钠对镀层表面形貌的影响
• 3.4.5 加入乙酸钠对显微硬度的影响
• 3.4.6 加入乙酸钠对耐磨性的影响
• 3.4.7 加入乙酸钠对镀层耐蚀性的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 Ni-P/Ni-B镀层制备及其性能研究
• 4.1 化学镀Ni-P/Ni-B镀层制备工艺研究
• 4.2 化学镀Ni-P/Ni-B镀层晶体结构
• 4.2.1 化学镀Ni-P/Ni-B镀层XRD
• 4.3 化学镀Ni-P/Ni-B镀层表面形貌
• 4.4 化学镀Ni-P/Ni-B镀层的显微硬度
• 4.5 化学镀Ni-P/Ni-B镀层的耐磨性
• 4.5.1 单层Ni-P镀层的耐磨性
• 4.5.2 化学镀Ni-P/Ni-B镀层的耐磨性
• 4.6 化学镀Ni-P/Ni-B镀层的孔隙率
• 4.6.1 化学镀Ni-P和Ni-B的孔隙率
• 4.6.2 化学镀Ni-P/Ni-B镀层的孔隙率
• 4.7 化学镀Ni-P/Ni-B镀层耐蚀性
• 4.7.1 化学镀Ni-P镀层的极化曲线
• 4.7.2 化学镀Ni-P/Ni-B镀层的极化曲线
• 4.8 降低镀层厚度对镀层性能的影响
• 4.8.1 降低厚度的镀层配方
• 4.8.2 降低镀层厚度对Ni-P/Ni-B镀层表面形貌的影响
• 4.8.3 降低镀层厚度对Ni-P/Ni-B镀层耐磨性的影响
• 4.8.4 降低镀层厚度对Ni-P/Ni-B镀层极化曲线的影响
• 4.9 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参加的科研项目及发表的论文