化学镀镍及复合镀工艺与镀层性能研究

论文摘要

本文阐述了Ni-P合金和Ni-P-PTFE复合化学镀共沉积机理,并对化学镀反应的热力学和动力学进行了分析。针对化学镀镍复合镀工艺稳定性问题,通过绿化钯稳定性试验、镀液稳定常数的测量以及周期试验等方法,详细研究了影响化学镀镍溶液稳定性的各种因素。并采用对比实验和正交实验的方法研究了复合络合剂对化学镀镍合金镀层的影响,通过对显微硬度、结合强度、沉积速度、孔隙率以及耐蚀性的镀层性能分析,筛选出了最佳的工艺条件。在此基础上加入了适量的PTFE乳液和复合表面活性剂,得到了稳定的化学镀镍复合镀体系。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,其中络合剂和稳定剂是影响镀液稳定性的重要因素。在前处理过程中,镀件表面一定要清洁否则会影响镀层结合力。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SEM和XRD研究了镀层中P含量对镀层微观形貌和组织结构的影响。发现镀层随P含量的增加则镀层由微晶态向非晶态转变;镀液中苹果酸的含量影响着镀层中P含量;在镀液中添加一定量的光亮剂可以使镀层更加均匀致密。通过对镀层表面性能的检测,发现镀层的结合力和耐蚀性都符合工业中应用的需要。通过观察磨损后磨痕的微观形貌发现:Ni-P镀层在油润滑条件下,镀层主要表现为轻微的磨粒磨损;Ni-P-PTFE镀层在干摩擦条件下,当载荷不太大滑动速度比较高时,主要呈现磨粒磨损的摩擦形式,而当载荷较大时,镀层则出现粘着磨损。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 历史回顾
• 1.2.2 化学镀的特点与优点
• 1.2.3 化学复合镀的优点
• 1.2.4 化学镀及其复合镀的研究现状和存在的问题
• 1.3 化学镀的应用现状
• 1.3.1 在航空工业中的应用
• 1.3.2 在电子工业中的应用
• 1.3.3 在模具工业中的应用
• 1.3.4 在石油化学工业中的应用
• 1.3.5 在汽车工业中的应用
• 1.4 化学镀镍应用前景
• 1.5 课题的提出
• 1.5.1 研究的目的和意义
• 1.5.2 研究内容
• 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
• 2.2 镀层质量检测
• 2.2.1 镀层显微硬度
• 2.2.2 耐磨性
• 2.2.3 镀层的附着强度
• 2.2.4 镀层厚度
• 2.2.5 镀层孔隙率测试
• 2.2.6 镀层外观检测
• 2.3 镀层结构的测定
• 2.4 镀液离子的测试方法
• 2.5 化学镀浴稳定性的测定
• 2.5.1 氯化钯加速实验法
• 2.5.2 稳定常数实验
• 2.6 本章小结
• 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 稳定剂
• 3.3.5 加速剂
• 3.3.6 缓冲剂
• 3.3.7 聚四氟乙烯（PTFE）
• 3.3.8 其他组份
• 3.4 本章小结
• 第四章 镀液稳定性工艺的确定
• 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 单一络合剂在化学镀中所起到的作用
• 4.3.2 复合络合剂在化学镀中所起到的作用
• 4.3.3 实验结果分析
• 4.4 稳定剂的选用及配比
• 4.4.1 稳定剂的试验
• 4.4.2 稳定剂的确定
• 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 操作工艺对镀液稳定性的影响
• 4.6.1 pH 值的选择
• 4.6.2 温度的控制
• 4.6.3 搅拌速度和装载量的确定
• 4.6.4 其它操作条件对镀液的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 Ni-P/PTFE 镀层的微观形貌及其性能
• 5.1 镀液配比对镀层成份含量的影响
• 5.2 镀层表面形貌分析
• 5.2.1 Ni-P 镀层表面形貌
• 5.2.1.1 稀土元素对镀层微观形貌的影响
• 5.2.1.2 光亮剂对镀层形貌的影响
• 5.2.1.3 热处理对镀层微观形貌的影响
• 5.2.2 Ni-P-PTFE 镀层的微观形貌
• 5.3 镀层组织结构
• 5.4 非晶态镀层生成机理
• 5.5 镀层性能
• 5.5.1 结合力
• 5.5.2 耐蚀性
• 5.5.3 镀层的耐磨性
• 5.5.3.1 试样的制备
• 5.5.3.2 试验方法
• 5.5.3.3 Ni-P/PTFE 镀层摩擦磨损机理
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录（攻读硕士学位期间发表的论文）