镍磷复合镀层换热元件制备工艺研究及凝结试验分析

论文摘要

全世界每90秒就有1吨钢因腐蚀而损失，2005年我国腐蚀损失保守估计为5000亿元，1750万吨标准煤因腐蚀结垢而被消耗。防腐与节能已迫在眉睫。本课题利用化学复合镀技术，通过对低品质材料进行表面处理，增强其耐蚀性，从而以低品质材料代替高品质的材料，降低设备初投资和延长设备使用寿命；同时，通过镀层技术改善换热元件的表面能，实现蒸汽珠状凝结以提高换热效率。 根据化学复合镀的反应特点和合金沉积机理，并结合实验条件、工艺要求、镀层性能，在反复实验和分析基础上，对镍磷复合镀层镀液主要成分进行了遴选。重点分析了主盐与还原剂的比例关系，确定了一个合适的主盐对还原剂的摩尔比。重点研究了各种络合剂的选用及其搭配情况，解决了化学镀的核心问题。络合剂对镀液性能、寿命和镀层质量有着重要的影响。研究了稳定剂及其它试剂对镀液性能、镀件质量的影响情况，通过大量实验选择了符合设计要求的成份组合。 研究了镍磷复合镀的基本处理工艺，并对影响镍磷复合镀层的主要工序进行了重点研究。镀层质量与镀前处理、施镀操作、镀后处理关系密切，正确地实施镍磷复合镀工艺，是获得高质量镀层的基础。镀前处理包括试件制备、除锈、除油和活化处理等，每一步工序都要严格按标准进行，不能有丝毫马虎。若镀前处理不好，以后的全部实验都会前功尽弃。在对镀液主要成分的控制工序中，重点研究了镀液的配制和使用方法、镀液的测定分析和补加方法。在施镀过程中由于Ni2+在镀液中不断消耗，对次磷酸钠的浓度进行了规范的测定和实时补加；通过试验研究了PH值对沉积速度、镀层镍磷含量、镀液性能的影响关系，进一步分析了PH值自身在镀前和镀后的变化情况，并绘制了它们之间的关系图：研究了沉积速度对镀层质量的影响情况：研究了温度对镀液和镀层的影响，温度过高，镀液易分解，温度太低，沉积速率很慢，甚至难以反应，通过实验分析得到温度在83±2℃范围比较合适。镀后处理主要进行了除氢处理、钝化处理和封孔处理。在封孔处理过程中，研究了一种溶胶—凝胶法封孔新工艺。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 化学镀的国内外研究现状
• 1.1.1 化学镀的定义和分类
• 1.1.2 化学镀层的物理性质与化学性质
• 1.1.3 化学镀国内外研究现状
• 1.2 化学镀在强化传热技术中的应用
• 1.2.1 化学镀镀层换热器开发背景
• 1.2.2 化学镀镀层用于防腐强化传热的可行性
• 1.3 本课题研究目的和意义
• 1.4 本课题研究技术路线
• 参考文献
• 第2章 镍磷复合镀镀液主要成分设计
• 2.1 概论
• 2.2 镍磷复合镀镀液成分设计的理论基础
• 2.2.1 化学镀的反应特点
• 2.2.2 化学镀Ni-P的热力学基础
• 2.2.3 化学复合镀微粒与合金共沉积机理
• 2.3 镍磷复合镀镀液主要成分的选择
• 2.3.1 镍盐的选择
• 2.3.2 还原剂的选择
• 2.3.3 络合剂的选择
• 2.3.4 稳定剂和促进剂的选择
• 2.3.5 其它添加剂的选择
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第3章 镍磷复合镀工艺方案优化设计及主要工序控制
• 3.1 概述
• 3.2 镍磷复合镀的基本工艺方案
• 3.2.1 镀前试验件处理工艺的确定
• 3.2.2 镍磷施镀过程的工艺确定
• 3.2.3 镍磷镀后处理的工艺确定
• 3.3 镍磷复合镀镀层工艺的优化设计
• 3.3.1 镍磷复合镀工艺的初步实践
• 3.3.2 正交试验设计
• 3.4 镍磷复合镀主要工序控制方法
• 3.4.1 施镀过程中镀液主要成分的控制方法
• 3.4.2 温度对施镀质量的影响及控制
• 3.4.3 搅拌对化学镀镍的影响及控制
• 3.4.4 PH值对化学镀镍的影响及控制
• 3.4.5 镀速对镀层的影响及控制
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第4章 镍磷复合镀层的腐蚀性能实验研究
• 4.1 概述
• 4.2 镍磷复合镀化学腐蚀机理及腐蚀行为
• 4.2.1 镍磷复合镀层化学腐蚀机理
• 4.2.2 镍磷复合镀层在不同介质中的腐蚀行为
• 4.3 影响镍磷镀层腐蚀性能的主要因素分析
• 4.3.1 镍磷含量对耐化学腐蚀性的影响
• 4.3.2 镍磷镀层厚度对耐化学腐蚀行为的影响
• 4.3.3 镍磷镀层孔隙率对耐化学腐蚀行为的影响
• 4.3.4 镍磷镀层晶粒尺寸对耐化学腐蚀行为的影响
• 4.4 改善镍磷镀层耐腐蚀性能的探索
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第5章 镍磷复合镀层换热元件凝结实验分析
• 5.1 概述
• 5.2 换热试验台的设计
• 5.2.1 试验台的设计
• 5.2.2 凝结器的设计
• 5.3 凝结实验分析
• 5.3.1 凝结换热的分类
• 5.3.2 凝结过程数学描述
• 5.3.3 膜状凝结分析解及关联式
• 5.3.4 影响凝结换热的主要因素
• 5.3.5 液珠尺度分布及单个液珠换热计算
• 5.3.6 凝结试验结果分析
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 攻读学位期间发表的学术论文、参加的课题及奖励
• 发表学术论文
• 参加课题情况
• 申请专利情况
• 致谢