钢的化学镀镍磷[精选].doc

钢的化学镀镍磷 DC 金属 3090****** 材料科学与工程学院 摘要：本文简要介绍了钢铁化学镀镍磷的原理与工艺流程，简述了镀层的性能及技术指标，随之分析了影响镀层性能的主要因素，并据此给出了工艺中的除锈配方和镀液配方，最后对试验参数进行了测定与比较，得出了一定的结论，由此论证了化学镀镍磷的重要作用和这一工艺对钢铁性能改进的重要影响。 关键词：原子氢态理论 镀层 工艺 热处理 参数测定 前言：化学镀镍磷工艺是近年来迅速发展起来的一种新型表面保护和表面强化技术手段，具有广泛的应用前景。目前化学镀镍磷合金已广泛地应用在石油化工、石油炼制、电子能源、汽车、化工等行业。石油炼制和石油化工是其最大的市场，并且随着人们对这一化学镀特性的认识，它的应用也越来越广泛，主要用在石油炼制、石油化工的冷换设备上，化学镀镍磷能够显著提高设备的耐磨、耐蚀性能，延长其寿命，性能优于目前使用的有机涂料，而且适用于碳钢、铸铁、有色金属等不同基材。以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺，其反应机理，普遍被接受的是氢理论和氢化物理论。）,比如前处理中镀前试样除锈方法不同、抛光与否都使镀层的耐蚀性能存在差异。在这里主要讨论镀液中各组分对镀层性能的影响。化学镀镍溶液的成分包括镍盐、还原剂、络合剂、稳定剂、其他添加剂等。 （1）镍盐 镍盐是镀液主盐，一般使用硫酸镍，其次是氯化镍。镍盐浓度高，镍液沉积速度快，但稳定性下降。另外，镀液中镍盐含量决定了所需次磷酸盐和络合剂的量 （2）还原剂 化学镀镍的反应过程是一个自催化的氧化–还原过程，次磷酸钠以其价格较低,控制容易,镀层抗蚀性能好等特点,而成为应用最广泛的还原剂。次磷酸钠作为还原剂通过催化脱氢，提供活泼的氢原子，把镍离子还原成金属，同时使镀层中含有磷的成分。次磷酸铵的用量主要取决于镍盐浓度，镍与次磷酸钠的物质的量之比为0.3～0.45。随着次磷酸钠含量的增加，镀层沉积速度增大，镀层中磷含量也随之增加，但镀液的稳定性下降。 （3）,在化学镀进行时,由于溶液中亚磷酸离子积累,与游离镍离子结合生成亚磷酸镍沉淀,为防止它的生成,需要加入适当的络合剂生成镍的络离子来降低游离镍离子浓度。不同络合剂对镀层沉积速度、表面形貌、磷含量、耐蚀性等均有影响。化学镀镍液中的络合剂均为有机酸和它们的盐类，常用的络合剂有：乙醇酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、乳酸、丙酸、羟基乙酸及它们的盐类。 （4）稳定剂 稳定剂（铅离子）用于抑制存在于镀液中的固体微粒的催化活性，以防镀层粗糙和镀液自发分解。微量的硫代硫酸盐、硫氰酸盐或硒的化合物都是有效的稳定剂。但稳定剂过量会降低镀液的沉积速度，甚至抑制捏的沉积。 （5）pH值 酸性化学镀镍沉积速度随着镀液pH值的下降而降低，当镀液pH值远小于4时，沉积速度很低，已失去实际意义。另一方面，当镀液pH值大于6时，易产生亚磷酸镍沉淀，引起镀液自发分解。酸性化学镀镍液的最佳的pH值通常是4.2～5.0。pH值升高时，镀层中的含磷量降低。碱性化学镀镍的沉积速度手pH值的影响不大。 （6）温度 温度是影响酸性化学镀镍沉积速度的重要因素之一。温度低于65℃时，沉积速度很慢，随温度升高沉积速度加快。同时温度升高，可降低镀层中的磷含量。但温度过高或加热不均匀都会引起镀液的分解。碱性化学镀镍允许在室温下施镀，此时多用于活化过的非金属材料，镀上一层化学镀镍层后再用电镀加厚。 三、工艺及其配方[3] 工艺流程：化学脱脂（碱性除油）→热水洗→冷水洗→除锈→冷水洗→活化→冷水洗→化学镀→冷水洗→滴上酒精溶液→干燥→检测 （一）镀前预处理 1.钻孔 在圆片状的样品上接近边缘处打一圆孔 2.除油 碱性化学除油溶液配方及参数 组成及工艺 NaOH Na2CO3 Na3PO4·12H2O Na2SiO3 温度（℃） 时间（min） 配方（g/L） 60-80 20-60 15-30 5-10 80-90 6 3.酸洗(除锈+活化） 将钢材浸入稀盐酸溶液中30s左右。 （二）化学镀 化学镀镍磷溶液的配方及参数 成分及工艺条件 硫酸镍 次磷酸钠 乳酸 硼酸 pH值 温度 （℃） 沉积速率（μm·h-1） 配方（g/L） 25 20 25 10 4.4-5.8 90-100 15-22 镀液的配置过程如下： 1.用分析天平称取12.5g硫酸镍，10g次磷酸钠，12.5g乳酸，5g硼酸，分别用少量的蒸馏水溶解； 2.将已完全溶解硫酸镍溶液，在不断搅拌下倒入有硼酸与乳酸组成的溶液中； 3.将完全溶解的次磷酸钠溶液，在强烈搅拌下倒入前面已配好的溶液中； 4.用蒸馏水稀释至略低于500mL； 5.用稀硫酸或氢氧化钠稀液调整pH值至500mL； 6.将配好的溶液放入水浴炉中加热至实验要求温度。(注：即将达到温度是前处理完成) 在化学镀液到温后将工件