稀土对化学复合镀Ni-P-PTFE工艺以及镀层性能的影响

论文摘要

化学镀由于其均镀能力高,镀层致密,孔隙率低,具有优良的耐磨耐蚀性、钎焊性等性能,在电子、石油、化工、航空航天、核能、汽车、印刷、纺织、机械等工业中获得了广泛的应用。本文系统研究了Ni-P合金和Ni-P-PTFE复合化学镀共沉积机理。在此基础上研究了稀土对Ni-P-PTFE工艺及镀层性能的影响,并对化学镀反应的热力学和动力学进行了分析。采用对比实验和正交实验的方法研究了主盐与还原剂浓度之比以及复合络合剂对化学镀镍合金镀层的影响。当主盐与还原剂浓度之比为0.4时,镀速较快,镀液稳定性较好,在此基础上,添加PTFE乳液以及稀土氯化物以后,通过对显微硬度、结合强度、沉积速度、孔隙率以及耐蚀性等镀层性能分析,筛选出最佳的工艺条件,获得了性能良好的复合镀层。研究结果表明,镀液成分的合理配制及工艺参数的合理选择直接影响镀液稳定性和镀层性能。在前处理过程中,镀件表面要保持清洁以保证镀层的结合力。在操作条件中,温度、pH值以及搅拌方式都是影响镀液稳定性的主要因素。在连续施镀过程中,添加方式和镀液的维护都将决定镀液的使用寿命。利用扫描电子显微镜研究了复合镀层的表面形貌,并用X射线能谱仪分析了添加稀土元素前后镀层表面形貌的变化,发现在镀液中添加2mg/L氯化镧可以使镀层表面更加致密、均匀,镀层颗粒明显变小,但是,随着稀土添加量的增加,镀层颗粒有明显变大的趋势,宏观上看,镀层表面比未添加稀土元素时光亮。着重研究了稀土氯化物对Ni-P化学镀及Ni-P-PTFE复合镀工艺以及镀层耐蚀性、显微硬度、沉积速度等方面的影响,研究结果表明,适量的稀土氯化物能起到提高镀速和镀层的耐蚀性,增加镀层硬度的作用,当镀液中稀土含量为2mg/L时,Ni-P-PTFE复合镀层的耐蚀性能和显微硬度均提高了一倍,但是,随着镀液中稀土元素含量的增加,镀层的孔隙率增大,耐蚀性降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 发展概况
• 1.3 化学复合镀
• 1.3.1 复合镀层的发展过程
• 1.3.2 化学镀的特点与优点
• 1.3.3 化学复合镀的优点
• 1.3.4 化学镀及其复合镀的研究现状和存在的问题
• 1.4 化学镀的应用现状
• 1.4.1 在航空工业中的应用
• 1.4.2 在电子和计算机工业中的应用
• 1.4.3 在模具工业中的应用
• 1.4.4 在石油和天然气工业中的应用
• 1.4.5 在汽车工业中的应用
• 1.4.6 化学镀镍应用前景
• 1.5 稀土在表面改性方面的应用现状
• 1.5.1 稀土元素的特点和作用
• 1.5.2 稀土在化学镀中的研究现状
• 1.5.3 稀土元素在化学镀层方面的具体应用
• 1.6 本论文的研究重点和具体内容
• 第二章 化学镀沉积的原理以及各种检测方法
• 2.1 化学镀Ni-P 合金理论基础
• 2.1.1 化学镀镍磷合金的热力学
• 2.1.2 化学镀镍的动力学
• 2.1.3 化学镀Ni-P 合金沉积机理
• 2.2 镀层质量的检测
• 2.2.1 镀层显微硬度
• 2.2.2 镀层的附着强度
• 2.2.3 镀层厚度
• 2.2.4 镀层孔隙率测试
• 2.2.5 镀速的测定
• 2.2.6 镀层外观检测
• 2.2.7 盐雾实验
• 2.3 镀层结构的测定
• 2.3.1 X 射线衍射分析
• 2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 第三章 试验工艺及镀液成份的分析
• 3.1 实验试剂和实验装置
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验装置
• 3.2 试验工艺
• 3.2.1 基体材料
• 3.2.2 化学镀的工艺流程
• 3.2.2.1 镀液配制
• 3.2.2.2 前处理
• 3.2.2.3 化学镀
• 3.2.2.4 后处理
• 3.2.2.5 镀液的提取
• 3.3 化学镀镍液各成份的分析
• 3.3.1 主盐
• 3.3.2 还原剂
• 3.3.3 络合剂
• 3.3.4 加速剂
• 3.3.5 稳定剂
• 3.3.6 缓冲剂
• 3.3.7 光亮剂
• 3.3.8 聚四氟乙烯（PTFE）
• 3.3.9 表面活性剂
• 3.4 本章小结
• 第四章 复合镀工艺的确定
• 4.1 主盐和还原剂浓度的确定
• 4.1.1 主盐
• 4.1.2 还原剂
• 4.2 缓冲剂的选用和用量
• 4.3 络合剂的选用及配比
• 4.3.1 实验结果分析
• 4.4 稳定剂的试验
• 4.5 化学复合镀Ni-P-PTFE 工艺稳定性的确定
• 4.5.1 化学复合镀沉积机理
• 4.5.2 聚四氟乙烯（PTFE）离子浓度的确定
• 4.5.3 表面活性剂的选择
• 4.6 稀土离子浓度的确定
• 4.6.1 温度的控制
• 4.6.2 搅拌速度和装载量的确定
• 4.6.3 其它操作条件对镀液的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 复合镀层性能的测试
• 5.1 稀土元素对工艺的影响
• 5.1.1 稀土对化学镀Ni-P 表面形貌的影响
• 5.2 稀土对镀层性能的影响
• 5.2.1 稀土对结合力的影响
• 5.2.2 稀土对镀层成分的影响
• 5.2.3 稀土对镀层耐蚀性的影响
• 5.3 不同含量稀土对镀层性能的影响
• 5.3.1 不同含量稀土对镀层表面形貌的影响
• 5.3.2 不同含量稀土对镀层沉积速度的影响
• 5.3.3 不同含量稀土对镀层显微硬度的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文