化学复合镀Ni-P/Ni-P-PTFE双镀层

摘要

化学镀Ni—P合金是近年来发展迅速、应用广泛的表面保护技术。将具有自润滑特性的PTFE粉末复合沉积到Ni—P合金中形成低摩擦因数的Ni—P—PTFE复合镀层，延长了化学镀Ni—P合金的使用寿命，扩展了其用途。作为自润滑型复合镀层的添加剂，PTFE粉末的粒度及在化学镀液中的分散程度直接影响着化学复合镀Ni—P—PTFE合金工艺及镀层的性能，对此进行深入的探讨对生产实践和学术研究都有重要意义。本论文的主要工作：（一）试验筛选了十六烷基三甲基溴化铵与OP乳化剂两种不同类型的表面活性剂的复配使用条件，通过全因素试验探讨了两种表面活性剂的浓度比对PTFE粉末憎水性改善的影响；（二）研究了镀液中PTFE浓度对化学复合镀Ni—P—PTFE合金沉积速度及镀层性能的影响，并对镀层中PTFE的含量进行了测试；（三）研究了超声波对化学复合镀Ni—P—PTFE合金工艺及镀层性能的影响，通过X—ray射线衍射及SEM分析了超声波对Ni—P—PTFE复合镀层结构及镀层形貌的影响；（四）通过试验探讨了采用Ni—P/Ni—P—PTFE化学复合双镀层来改善Ni—P—PTFE镀层的性能。 试验结果与理论分析表明： （1）阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和非离子型表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚（OP乳化剂）对改善PTFE粉末的憎水性具有良好的作用，两者复配使用的双表面活性剂法效果更好。经全因素试验分析，此双表面活性剂法的最佳浓度比为：OP～2.0mL/L； CTAB～15mg/L。 （2）PTFE粉末具有非常低的摩擦因数和良好的自润滑性，可大大提高Ni—P—PTFE复合镀层的耐磨性。Ni—P—PTFE复合镀层的磨损率可降低至Ni—P镀层的70%，若施加超声波则可低至Ni—P镀层的60%；但PTFE粉末的加入可使镀层的硬度、结合力、孔隙率等性能降低。当PTFE浓度为10g/L时，可得到硬度较高结构较致密的Ni—P—PTFE复合镀层。 （3）施加超声波可改善PTFE粉末在镀液中的均匀分散程度，改善Ni—P—PTFE复合镀层的性能。超声波可使Ni—P—PTFE合金沉积速度提高约1.35倍；施加超声波可使Ni—P—PTFE复合镀层的显微硬度、结合强度、耐磨性、耐蚀性等性能得到改善。XRD的观察结果表明：合金结构由非晶态转化为非晶+微晶的混晶态；SEM照片显示：复合沉积层宏观上是叠层生长而微观上是催化活性点处胞状生长，有超声波时镀层表面的颗粒状突起物变得更为细密均匀，镀层致密程度增大，原子间的结合力更强。 （4）采用化学复合镀Ni—P/Ni—P—PTFE双镀层可以弥补Ni—P—PTFE复合镀层性能的缺陷。其中，镀时比为60min（Ni—P底层）/60min（Ni—P—PTFE面层）的双层化学复合镀层的综合性能最好。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1化学镀技术的产生及发展

1.2化学镀Ni-P技术概论

1.2.1化学镀技术概论

1.2.2化学镀Ni-P合金

1.2.3化学镀Ni-P基多元合金

1.2.4化学复合镀Ni-P基合金

1.3化学复合镀Ni-P—PTFE合金

1.3.1 PTFE的特性

1.3.2Ni-P—PTFE复合镀层的特性

1.3.3 Ni-P—PTFE复合镀层的应用

1.4超声波在化学复合镀Ni-P—PTFE合金中的作用

1.4.1超声波的发展历史

1.4.2超声波的作用原理

1.4.3超声波在国外的研究状况

1.4.4超声波在国内的研究状况

1.5本课题的研究意义及研究思路

1.5.1 Ni-P—PTFE复合镀工艺及镀层性能方面存在的问题

1.5.2本课题的研究意义

1.5.3本课题的研究思路

2实验过程

2.1试验工艺过程

2.1.1实验用化学试剂、主要材料和仪器

2.1.2试验准备工作

2.1.3工艺流程

2.2镀层性能和结构的检测

2.2.1镀速的检测

2.2.2镀层PTFE含量的检测

2.2.3镀层硬度的检测

2.2.4镀层孔隙率的检测

2.2.5镀层耐磨性的检测

2.2.6镀层结合力的检测

2.2.7镀层耐蚀性的检测

2.3镀层组织结构的检测

2.3.1 X射线衍射分析

2.2.2扫描电镜SEM

3 PTFE粉末憎水性的改善

3.1 PTFE的理化特性

3.2 PTFE粉末憎水性的改善

3.2.1 PTFE粉末在镀液中的分散

3.2.2表面活性剂对PTFE粉末憎水性的改善

3.3 PTFE粉末粒度的检测

4 Ni-P—PTFE复合化学镀

4.1 Ni-P化学镀工艺、结构特点及镀层性能

4.1.1化学镀Ni-P合金工艺

4.1.2化学镀Ni-P合金的结构特点

4.1.3化学镀Ni-P合金的镀层性能

4.2温度、PTFE及超声波对化学镀Ni-P—PTFE合金沉积速度的影响

4.2.1施镀温度对化学镀Ni-P—PTFE合金沉积速度的影响

4.2.2 PTFE浓度对化学镀Ni-P—PTFE合金沉积速度的影响

4.2.3 PTFE浓度对-PTFE合金镀层PTFE含量的影响

4.2.4超声波对化学镀Ni-P—PTFE合金沉积速度的影响

4.3 PTFE及超声波对Ni-P—PTFE合金镀层性能的影响

4.3.1 PTFE及超声波对Ni-P—PTFE合金镀层显微硬度的影响

4.3.2 PTFE及超声波对Ni-P—PTFE合金镀层孔隙率的影响

4.3.3 PTFE及超声波对Ni-P—PTFE合金镀层磨损率的影响

4.3.4 PTFE及超声波对Ni-P—PTFE合金镀层结合强度的影响

4.3.5 PTFE及超声波对Ni-P—PTFE合金镀层耐蚀性的影响

5化学镀Ni-P/Ni-P—PTFE双镀层的研究

5.1化学镀Ni-P/Ni-P—PTFE双镀层的硬度

5.2化学镀Ni-P/Ni-P—PTFE双镀层的孔隙率

5.3化学镀Ni-P/Ni-P—PTFE双镀层的结合强度

5.4化学镀Ni-P/Ni-P—PTFE双镀层的磨损率

5.5化学镀Ni-P/Ni-P—PTFE双镀层的耐蚀性

6结论

参考文献