ABS树脂化学镀镍磷及其超黑化的工艺研究

摘要

黑色在流行色中被认为象征神秘和庄重。黑色是物体对全波段可见光有较高吸收率的结果，如果材料对可见光的吸收率高于99％，则被称为超黑材料。现有黑色材料主要有两大类：一类是通过化学物质的外层电子吸收可见光跃迁来形成黑色，如苯胺黑、蒽醌黑、铁黑等；另一类则是利用材料表面的多孔结构，对光进行多次反射和吸收，形成黑色，如炭黑。但是上述材料都不能达到超黑的效果。由于超黑材料具有对可见光的极高吸收率、所以有较高的应用价值和广阔的市场前景，因此研究制备超黑材料具有重要的现实意义。 本文主要研究在有机高分子物质ABS树脂表面构建超黑色效果的方法。通过化学镀镍磷和腐蚀黑化的方法，在ABS树脂表面形成了许多微观尺度的小孔结构，该结构可以对可见光进行多次的吸收作用，使ABS树脂表面对可见光吸收率达到99.5％以上，获得了超黑的效果。 通过对敏化剂浓度和活化剂浓度的研究表明，敏化剂浓度和活化剂浓度对ABS树脂化学镀镀覆性能有影响；通过敏化、活化的方法，可以在ABS树脂表面构建催化中心，使其表面具备化学镀镍磷的基本条件；实验表明只有经过一定浓度的敏化剂、活化剂的处理，才能获得良好的表面镀覆效果。 通过对化学镀镀液组成、工艺条件对化学镀镀速和镀层磷含量影响的研究表明，硫酸镍浓度、次磷酸钠浓度、镀液pH值、温度等会对化学镀镀速产生影响，其中温度是影响化学镀镀速的最大因素，温度越高，化学镀镀速越高。通过改变化学镀镀液组成可以得到不同磷含量的镀层：在酸性镀液中，Ni2+/H2PO2-增大，镀层的磷含量降低；镀液pH值增大，镀层磷含量降低。 通过对腐蚀工艺、镀层磷含量与腐蚀后表面反射率及表面形貌结构关系的研究表明，硝酸浓度、腐蚀液温度、腐蚀时间等因素会对腐蚀后表面反射率产生影响，其中腐蚀时间对反射率的影响是：腐蚀表面的反射率先减小后增大，当镀层被腐蚀穿透后，表面反射率会急剧上升：镀层磷含量为5.2％～7.1％时得到的腐蚀后表面反射率要比磷含量为9.7％～12.9％时的更低。 采用SEM对腐蚀前、后镀层表面形貌进行研究，结果表明利用化学镀镍磷和化学腐蚀黑化的方法，能够得到一个布满微观尺度小孔结构的表面；通过表面元素分析可知，腐蚀后镀层表面的镍金属含量相对减少，表明镍金属比镍磷合金更易被腐蚀：由Datacolor650测色配色仪和cary500分光光度仪测得腐蚀黑化后表面的反射率可达到0.5％以下，远低于黑色涤纶织物以及黑色棉织物，具有超黑效果，从而达到制备超黑材料的目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1颜色

1.1.1物体的颜色与光

1.1.2物体的颜色与结构的关系

1.1.3物体的颜色产生机理

1.2黑色与黑色材料的应用与分类

1.2.1黑色的人文意义

1.2.2黑色材料的功能与应用

1.2.3黑色材料的分类

1.3本文研究的主要内容

2化学镀镍磷及腐蚀黑化

2.1化学镀镍磷概述

2.1.1化学镀镍磷的发展

2.1.2化学镀镍磷的前景

2.2化学镀镍磷基础理论

2.2.1化学镀镍磷的热力学

2.2.2化学镀镍磷的沉积机理

2.2.3化学镀镍磷的催化特性

2.3化学镀镍磷工艺

2.3.1除油

2.3.2粗化

2.3.3敏化处理

2.3.4活化处理

2.3.5化学镀液组成及工艺条件对镀层性能的影响

2.4腐蚀黑化工艺

2.4.1腐蚀酸浓度

2.4.2腐蚀温度

2.4.3腐蚀时间

3实验部分

3.1实验材料及仪器

3.1.1实验材料

3.1.2实验试剂和药品

3.1.3实验设备与仪器

3.2 ABS树脂化学镀前处理方法及基本工艺条件

3.2.1 ABS树脂基材的除油

3.2.2 ABS树脂基材的粗化

3.2.3 ABS树脂基材的敏化

3.2.4 ABS树脂基材的活化

3.3 ABS树脂化学镀镍磷方法及基本工艺条件

3.3.1化学镀液的配制

3.3.2 ABS树脂化学镀镍磷基本配方及工艺条件

3.4 ABS树脂化学镀层SEM、厚度、元素含量的测定

3.5化学镀镍磷合金的工艺研究

3.5.1敏化剂浓度对镀覆性能的影响

3.5.2活化剂浓度对镀覆性能的影响

3.5.3镀液硫酸镍浓度对化学镀镀速及镀层磷含量的影响

3.5.4镀液次磷酸钠浓度对化学镀镀速及镀层磷含量的影响

3.5.5络合剂浓度及种类对化学镀镀速及镀层磷含量的影响

3.5.6稳定剂对化学镀镀速及镀液稳定性的影响

3.5.7 pH值对化学镀镀速及镀层磷含量的影响

3.5.8温度对化学镀镀速的影响

3.5.9时间对化学镀镀层厚度的影响

3.6腐蚀黑化工艺的研究

3.6.1不同化学腐蚀试剂对镀层表面的腐蚀效果的影响

3.6.2硝酸腐蚀液浓度对镀层表面的腐蚀效果的影响

3.6.3硝酸腐蚀温度对镀层表面的腐蚀效果的影响

3.6.4硝酸腐蚀时间对镀层表面的腐蚀效果的影响

3.7腐蚀后镍磷镀层的SEM、反射率及表面元素含量测定

3.8镍磷镀层中磷含量的变化对镀层表面腐蚀效果的影响

3.9腐蚀后镀层与其它黑色材料的反射率比较

4实验结果分析与讨论

4.1前处理部分

4.1.1敏化剂浓度对镀覆性能的影响

4.1.2活化剂浓度对镀覆性能的影响

4.2化学镀镍磷部分

4.2.1镀液硫酸镍浓度对化学镀镀速和镀层磷含量的影响

4.2.2镀液次磷酸钠浓度对化学镀镀速和镀层磷含量的影响

4.2.3镀液络合剂种类及浓度对化学镀镀速和镀层磷含量的影响

4.2.4镀液稳定剂种类及浓度对化学镀镀速和镀液稳定性能的影响

4.2.5镀液pH值对化学镀镀速和镀层磷含量的影响

4.2.6化学镀温度对化学镀镀速的影响

4.2.7化学镀时间对化学镀镀层厚度的影响

4.3腐蚀黑化部分

4.3.1腐蚀剂对腐蚀后镀层反射率的影响

4.3.2硝酸浓度对腐蚀后镀层反射率的影响

4.3.3腐蚀液温度对腐蚀后镀层反射率的影响

4.3.4腐蚀时间对腐蚀后镀层反射率的影响

4.3.5腐蚀时间对镍磷镀层形貌的影响

4.3.6镀层腐蚀前后表面元素比较

4.3.7腐蚀后镀层在紫外-可见-近红外光波范围内的反射率

4.3.8镀层磷含量对腐蚀后镀层的反射率影响

4.3.9腐蚀黑化镀层与其它黑色材料的反射率比较

5结论

参考文献

硕士期间发表论文

致谢