化学镀Ni-Mo-P合金工艺及镀层组织结构与性能的研究

摘要

本论文通过实验，确定出沉积速度高及Mo含量可控的化学镀Ni-Mo-P合金的镀液配分及最佳施镀工艺参数，探讨了络合剂、pH值、钼酸根浓度以及添加剂等参数对化学镀Ni-Mo-P合金镀层成分及结构的影响；考察了热处理过程中各种结构Ni-Mo-P合金镀层的结构变化；研究了镀态镀层和退火处理Ni-Mo-P合金镀层的耐蚀性能以及镀层硬度的变化规律。以柠檬酸钠作为主络合剂、醋酸钠作为辅助络合剂的化学镀Ni-Mo-P镀液可较好地实现Ni和Mo的共沉积；适量添加剂如氟化钠、十二烷基硫酸钠等的加入可明显地改善镀层外观。同时，实验数据也表明：Ni-Mo-P合金镀层中Mo和P含量有着一定的制约关系，随着镀层中Mo含量的提高，P含量降低，镀层组织结构由非晶态向晶态转变；随着镀液钼酸根浓度的提高，镀层Mo含量提高，镀层沉积速度下降；在pH值6.5～10范围内，随着pH值的提高，镀层沉积速度提高，镀层结构有向非晶态转变的趋势，当pH＞10.5后，镀液变得不稳定并造成分解。在退火处理过程中，随着温度的提高，中、高磷混晶和非晶镀层大体上经历了结构驰豫+晶态Ni的析出→Ni3P相的析出→晶态Ni、Ni3P的聚集长大等过程，而低磷纳米晶镀层在退火过程中没有发生Ni3P相的析出；通过退火处理可以将中磷混晶镀层转变为单相纳米晶镀层。通过对镀态及退火处理后Ni-Mo-P合金镀层极化曲线和硬度的测量发现镀态下高磷非晶合金镀层的耐蚀性能最好，混晶镀层和纳米晶镀层的耐蚀性能相差不大；在400℃以下退火处理后，由于镀层结构驰豫和纳米晶晶界扩散通道对镀层耐蚀性的改善作用，镀层的耐蚀性能得到提高，450℃以上热处理后由于表面氧化膜及扩散层的形成，使得镀层耐蚀性能得到进一步明显提高；对于镀层硬度来说，400℃以下退火处理时镀层硬度随着温度的升高而增加，约在400℃附近达到最大值，400℃以上退火处理后镀层硬度开始下降。

目录

文摘

英文文摘

华南理工大学学位论文原创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1引言

1.2化学镀镍技术

1.2.1化学镀镍技术的发展

1.2.2化学镀机理

1.2.3化学镀镍层的组织结构及性能

1.3化学镀镍磷中存在的问题

1.4本论文的研究目标及意义

1.4.1研究目标

1.4.2研究意义

第二章实验方法及设备

2.1化学镀Ni-Mo-P合金镀层的制备

2.1.1实验方法

2.1.2化学镀的实验设备

2.1.3工件预处理及其施镀工艺流程

2.2镀层沉积速度的测定

2.3镀层结构的测定及晶粒尺寸的计算

2.3.1镀层结构的测定

2.3.2晶粒尺寸的计算

2.4镀层表面形貌观察及微区成分分析

2.5镀层DSC曲线的测定

2.6镀层热处理

2.7镀层硬度的测定

2.8镀层耐蚀性能的测定

2.8.1实验方法

2.8.2实验设备

第三章化学镀NI-MO-P合金镀层的制备工艺

3.1正交实验与结果分析

3.1.1正交实验表的计算

3.1.2正交实验分析表的结果分析

3.1.3正交分析法的趋势图

3.2镀液各组分对镀层的影响

3.2.1络合剂及其它添加剂对镀层的影响

3.2.2钼酸根(MoO42-)浓度对沉积速度及镀层结构的影响

3.2.3镀液pH值对镀层沉积速度和镀层结构的影响

3.3本章小结

第四章热处理对化学镀NI-MO-P镀层组织结构的影响

4.1镀层结构转变温度

4.2热处理对镀层组织结构的影响

4.2.1热处理对非晶镀层组织结构的影响

4.2.2热处理对混晶镀层组织结构的影响

4.2.3热处理对纳米晶镀层组织结构的影响

4.3本章小结

第五章化学镀NI-MO-P合金镀层的性能

5.1镀层在5％H2SO4介质中的耐蚀性能

5.1.1镀态Ni-Mo-P合金镀层的耐蚀性

5.1.2热处理对Ni-Mo-P合金镀层耐蚀性的影响

5.1.3不同纳米晶镀层的耐蚀性能

5.2镀层在3.5wt.％NaCl介质中的耐蚀性能

5.3镀层硬度

5.3.1镀态Ni-Mo-P镀层硬度

5.3.2热处理对镀层硬度的影响

5.4本章小结

全文结论

研究展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢