Ni-P-SiC纳米复合电镀工艺的研究

摘要

纳米材料以其优异的物理、化学性能显示出了比一般材料更为优越的性能。在复合电镀液中以纳米颗粒代替微米颗粒,可制备比复合镀层各项性能更为优异的纳米复合镀层,如较高的硬度、高耐磨性、自润滑性、高比表面以及高催化活性等,而且制备方便、不要求高温高压、组成易于控制。因此,金属基复合材料在航空、航天、机械制造、电子材料及国防军工等领域得到了广泛的研究和应用。获得纳米复合镀层最关键的步骤是制备均匀分散的复合镀液和适宜的电镀工艺。为此,本文主要做了以下工作并取得了初步结论：1、通过大量实验考察了表面活性剂(阳离子、阴离子、非离子和复配)对镍磷镀液中的纳米SiC颗粒的分散作用及其机理。结果表明,阳离子和非离子表面活性剂(2.5：1,W/W)复配协同效应对纳米SiC颗粒具有良好的分散作用,最佳用量0.4g/L。2、采用单因素试验法,探讨了电镀工艺参数对复合镀层性能的影响,如镀液中纳米SiC含量、pH、镀液温度、阴极电流密度和稀土元素含量等。优化并确定了制备镍基纳米SiC复合镀层的最佳电镀工艺参数：SiC含量4.0 g/L；电流密度2.0 A/dm2；镀液温度40℃；搅拌速率180 r/min；pH 4.0；稀土1.0g/L.3、测定了镀层的厚度、硬度、孔隙率、耐蚀性和结合强度。结果表明,采用单因素试验获得的工艺参数制备的复合镀层的综合性能优良。借助扫描电镜和能谱仪检测镀层的形貌和镀层中元素含量表明,镀层表面的颗粒比较细小均匀,镀层平直,厚度均一,镀层与基体结合力良好。镀层中纳米SiC质量分数为16.85％。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 纳米材料

1.1.1 纳米材料的特性

1.1.2 纳米颗粒在镀液中的分散稳定

1.2 复合电镀

1.2.1 复合电镀的特点

1.2.2 复合镀层的形成机理

1.2.3 复合电镀的分类

1.2.4 影响复合镀层的因素

1.2.5 复合电镀的发展

1.3 研究的意义和内容

1.3.1 研究的意义

1.3.2 研究内容

2 实验部分

2.1 方法原理

2.2 仪器

2.3 药品

2.4 实验方法

2.5 镀液中各组分作用

2.6 复合镀工艺参数

2.7 工艺流程

2.8 纳米SiC的团聚与分散

2.8.1 表面活性剂的作用

2.8.2 表面活性剂的选择

2.8.3 其他辅助手段

2.8.4 SiC微粒分散效果的评价标准

2.9 镀件加工及表面预处理

2.10 复合镀层的检测

2.10.1 镀层形貌的扫描和硬度的测试

2.10.2 镀层中个成分含量的准确测定

2.10.3 纳米镀层的耐磨性试验

2.10.4 镀层沉积速率实验

2.10.5 镀层外观

2.10.6 电化学腐蚀试验

2.10.7 全浸泡试验

3 结果与讨论

3.1 纳米SiC在镀液中的分散

3.1.1 不同类型机械分散方法对纳米SiC分散均匀性的影响

3.1.2 不同类型的表面活性剂对SiC微粒分散均匀性的分析

3.1.3 表面活性剂对纳米分散稳定性分析

3.1.4 小结

3.2 复合电镀影响因素的分析

3.2.1 阴极电流密度的影响

3.2.2 搅拌速度对镀层的影响

3.2.3 镀液pH的影响

3.2.4 镀液中SiC悬浮量对镀层沉积速率和显微硬度的影响

3.2.5 镀液温度对镀层的影响

3.2.6 次亚磷酸钠对镀层中成分含量的影响

3.2.7 稀土对复合电沉积的影响

4 镀层性能检测

4.1 镀层的耐蚀性

4.1.1 孔隙率试验

4.1.2 全浸泡试验

4.1.3 电化学腐蚀试验

4.2 复合镀层表面形貌分析

4.3 镀层耐磨性研究

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献

附录:硕士期间发表的论文