镍钨磷合金的着色技术及其机理研究

论文摘要

Ni-W-P合金镀层有很好的耐磨性和耐腐蚀性，能在国民经济中得到广泛应用。Ni-W-P合金的表面自然色调虽可提供美感和清洁感，但其银白色的光泽又会给人以寒冷感和疏远感。随着人民生活水平的提高，民用产品，如建筑、家电、汽车和厨房用品等对Ni-W-P合金制品的需求量也在扩大，并不断向装饰性和艺术性方面发展，因此，对Ni-W-P合金表面的色彩要求也不断提高。Ni-W-P合金着色技术的开发研究满足了这一要求，本文围绕Ni-W-P合金的着色进行了研究，并取得了以下几方面的成果：1、研发了Ni-W-P合金热氧化着色的方法，并对其着色膜组成和性能进行了研究。选择合理的热氧化着色方案，经过多次试验确定了最佳着色工艺：Ni-W-P合金浸H2O230min，经350、410和450不同温度下热处理时间1h可得到橙色、蓝色和黄色。利用能谱分析确定着色镀层表面元素组成，扫描电子显微观察表面形貌，并对着色膜的结合力、抗蚀性、硬度、耐磨性和抗氧化性等性能进行了检验。随着热氧化着色温度的升高，着色镀层表面粗糙度增大，晶化程度越来越高。着色膜含有相同的组成，都为Ni2O3、NiO、WO3和NiWO4。并且着色后，镀层的结合力、抗蚀性、硬度、耐磨性和抗氧化性都大大提高。2、对Ni-W-P合金热氧化着色机理进行了研究。当Ni-W-P合金在350450°C高温下热氧化着色，正、负离子通过氧化膜的传输是氧化过程的控制步骤。由于钨和磷含量很低且活性低，所以Ni首先向外扩散与O结合在合金表面形成p型的NiO和Ni2O3，随氧化进行，NiO和Ni2O3膜层厚度增加，氧化膜/合金界面向合金内部移动。WO3为n性半导体，所以钨主要发生内氧化，随氧化进行，NiO和初始氧化及内氧化形成的WO3发生固相反应：NiO+WO3=NiWO4。热氧化着色后，着色膜表面由于生成新的物质，使得表面在特定的波长范围内，因电子的能带跃迁而表现出有选择的吸收，从而显示出一定的颜色。在氧化膜成分基本相同，也即折射率基本相同的情况下，氧化膜色度取决于膜的厚度。3、开发了Ni-W-P合金化学着色方法并对其性能进行了研究。将Ni-W-P合金浸入钼酸盐体系中，能得到蓝色、黄色及紫红色Ni-W-P合金彩色膜层，膜层细致平整，粒子排布均匀整齐。着色机理主要是是形成了有色覆盖物和着色膜的干涉效应；该有色膜层具有很好的耐蚀性和热稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 Ni-W-P合金的概述
• 1.1.1 Ni-W-P合金的性能
• 1.1.2 Ni-W-P合金的应用
• 1.1.3 Ni-W-P合金的研究现状
• 1.2 金属的着色
• 1.2.1 化学着色法
• 1.2.2 电解着色法
• 1.2.3 热氧化着色法
• 1.2.4 Ni-W-P合金的着色
• 1.3 热氧化与表面色度关系的研究现状
• 1.3.1 氧化膜颜色的呈现及多级干扰色序的解释
• 1.3.2 基本氧化理论
• 1.4 论文构思
• 第2章 Ni-W-P合金的热氧化着色及其组分性能的测定
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器、试剂与材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 Ni-W-P合金热氧化着色后的颜色
• 2.3.2 影响热氧化着色的因素
• 2.3.3 着色膜的形貌及组分测试
• 2.3.4 着色膜的性能测试
• 2.4 小结
• 第3章 Ni-W-P合金的氧化机理及着色膜的显色机理
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与材料
• 3.2.2 Ni-W-P镀层及着色膜组分
• 3.2.3 着色膜紫外可见分光光度法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 Ni-W-P合金及着色膜的组分
• 3.3.2 Ni-W-P合金的氧化机理
• 3.3.3 Ni-W-P合金的氧化动力学
• 3.3.4 Ni-W-P合金着色膜的显色的微观分析
• 3.3.5 着色膜厚度对颜色的影响
• 3.4 小结
• 第4章 Ni-W-P合金的化学着色研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 化学着色的影响因素
• 4.3.2 着色膜的形貌
• 4.3.3 着色膜的性能测试
• 4.3.4 着色膜的生成机理与显色机理研究
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 本文作者相关论文题录
• 致谢