延长化学镀镍及化学复合镀镀液使用寿命的研究

摘要

化学镀镍-磷合金是利用自催化还原反应进行的表面处理工艺，历经半个多世纪的研发，已广泛应用于诸多工业领域。在此基础上，通过改变基质金属和分散微粒，从而获得耐磨性高、硬度高、具有自润滑性能、耐热性和特殊装饰性等优质性能的复合化学镀层，也有着广泛的应用。而化学镀镍及化学复合镀的核心是镀液配方成分和镀液维护、补充，延长镀液寿命可有效地降低成本和减少排放。因此化学镀镀液的维护和延长寿命的研究具有十分重要的意义。
　　 本文采用无添加连续施镀、直接添加补充液施镀和间隔取液法施镀三种施镀方式进行化学镀Ni-P实验。测定了三种施镀方式所得镀层的各种性能，以评定镀液的使用寿命。采用间隔取液法进行化学镀Ni-P/Al2O3复合镀层试验，对Ni-P/Al2O3镀层进行性能进行了测试。实验结果表明：
　　 无添加连续施镀时，镀液中有机酸分解，碱金属离子、酸根离子浓度增加，使镀液性能变差，仅3次施镀后，镀层的沉积速度下降约50％;采用直接添加补充液施镀时，一定程度上缓解了镀液迅速失效的问题，镀层厚度的变化小，但是施镀6次后，沉积速度由12.2μm/h下降到3.9μm/h，镀液稳定性不够好；采用间隔取液法施镀，镀液连续施镀10次，镀层的性能良好，镀层厚度值和硬度值变化幅度很小，沉积速度稳定，维持在12μm/h左右。
　　 采用间隔取液法实施化学镀Ni-P/Al2O3复合镀，镀液连续使用10次，镀层的硬度达到HV700左右，镀层厚度值和硬度值变化幅度较小，沉积速度稳定，维持在7μm/h左右；
　　 采用间隔取液法化学镀Ni-P镀层及化学镀Ni-P/Al2O3复合镀镀层均有着较小的孔隙率和较好的耐蚀性。
　　 综上所述，通过间隔取液法进行化学镀镍磷和化学复合镀，可以有效地延长镀液的使用寿命，且镀层性能良好。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 化学镀镍概述

1.1.1 化学镀镍的发展历程

1.1.2 化学镀镍的优点

1.1.3 化学镀Ni-P合金机理

1.1.4 化学复合镀

1.2 化学镀镍溶液

1.2.1 化学镀镍磷溶液的分类

1.2.2 化学镀镍磷合金溶液的组成

1.3 化学镀镍液寿命的研究

1.3.1 化学镀镍液的不稳定的原因

1.3.2 延长化学镀镍液寿命的研究意义及研究现状

1.3.3 延长化学镀镍液寿命方法的研究现状及存在的问题

1.4 本课题研究目的、意义和内容

1.5 本章小结

2 试验方法

2.1 试验装置与设备

2.2 延长镀液使用寿命的试验方法

2.2.1 无添加连续施镀

2.2.2 直接添加补充液法

2.2.3 间隔取液法

2.3 前处理工艺

2.3.1 试样的材质和规格

2.3.2 试样的前处理

2.3.3 Al2O3微粒的前处理工艺

2.3.4 装载比的确定

2.4 化学镀镍液的配制和组成

2.4.1 化学镀液的配制

2.4.2 化学镀Ni-P镀液的组成及工艺条件

2.4.3 化学镀Ni-P基本实验步骤

2.4.4 化学镀复合镀镀液的组成及工艺条件

2.4.5 化学镀复合镀实验基本步骤

2.5 镀层性能及镀液性能的检测方法

2.5.1 镀层的外观检验

2.5.2 镀层厚度的检测

2.5.3 镀层显微硬度的测定

2.5.4 镀层孔隙率的检测

2.5.5 耐腐蚀性的测试方法

2.5.6 沉积速度的测定

2.5.7 镍离子浓度的测定

2.6 本章小结

3 化学镀Ni-P实验的结果与分析

3.1 无添加连续施镀实验结果

3.1.1 镀层截面形貌观察

3.1.2 镀层的厚度和沉积速度

3.1.3 镀层的硬度

3.2 直接添加补充液法实验结果

3.2.1 镀层截面形貌观察

3.2.2 镀层的镀厚和沉积速度

3.2.3 镀层截面硬度测定

3.3 间隔取液法实验结果

3.3.1 镀层截面的形貌观察

3.3.2 镀层的厚度和沉积速度

3.3.3 镀层能谱分析

3.3.4 镀层截面硬度测定

3.4 实验结果分析

3.5 本章小结

4 化学复合镀Ni-P/Al2O3实验结果与分析

4.1 镀层截面的形貌观察

4.2 镀层厚度及沉积速度

4.3 镀层截面的能谱分析

4.4 镀层硬度的测定

4.5 本章小结

5 镀层的物理及化学性能

5.1 镀层孔隙率的测定

5.2 镀层的耐腐蚀性能

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间学术论文及科研情况

致谢