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钢表面化学镀镍工艺的研究.pdf

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.4陕西科技大学学报Aug.2006 34JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGYVol.24 * 文章编号:1000-5811(2006)04-0034-05 钢表面化学镀镍工艺的研究 侯俊英1,赵程1,王海梅1,左献宝2 (1青岛科技大学机电学院,山东青岛266000;2河南高远公路养护技术有限公司,河南新乡453003) 摘要:主要研究了钢材表面化学镀镍的工艺配方。为了得到一个沉积速度快、镀层外观光 亮、与基体结合力好、硬度高等良好性能的化学镀液成分,在参考有关镀液组成研究的基础上, 分析了各成份和工艺条件对沉积速度等性能的影响,利用正交试验优选出一种较好的镀液配 方,并对所得到的化学镀镍层采用金相显微镜、显微硬度计等显微分析仪器进行了外观、硬度、 厚度等方面的性能测试,对所得到的数据进行了分析,在分析工艺配方对镀层性能的影响时, 着重分析了工艺配方对化学镀镍沉积速度的影响。 关键词:化学镀镍;工艺配方;正交试验;沉积速度 中图分类号:TG1744文献标识码:A 0前言 化学镀镍层结晶细致、孔隙率低、硬度高、磁性好。在许多情况下,如内部镀层和复杂形状的钢铁零 件,用化学镀镍替代镀硬铬具有许多优点。目前化学镀镍已广泛应用于电子、航空、航天、化工、精密仪器 等工业中,如用非金属材料制成的零件经化学镀镍后再电镀一装饰层,已经在汽车、家电、日用工业产品中 大规模应用。化学镀镍层的高防腐性和硬度及其对化工材料的稳定性使其在化工用泵、压缩机、阀等产品 部件上的地位越来越高,在核工业、航空航天工业中的应用也越来越广,此外,化学镀镍层优异的磁性能使 其在计算机光盘生产中也得到了大规模应用。由于化学镀镍的种种优点,而且设备简单,因此这一工艺有 良好的市场和应用前景[1]。 1实验 1.1实验装置及材料 本实验所用试样:20mm30mm镀锌铁板。所用试剂:硫酸镍,次亚磷酸钠,柠檬酸,醋酸钠,盐酸, 碘酸钾,氨水,十二烷基苯磺酸钠等,均为化学纯(C.P.)。 主要仪器:76-1型恒温玻璃水浴、玻璃镀槽。其它:pH试纸。实验装置是76-1型恒温玻璃水浴,自动 控温。 1.2实验过程 据文献介绍[2]:在镀液的化学组成中,硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸和醋酸钠的浓度对化学镀镍速度和 *收稿日期:2006-04-11 作者简介:侯俊英(1967-),女,陕西省渭南市人,副教授,硕士,研究方向:金属材料表面改性处理 第4期侯俊英等:钢表面化学镀镍工艺的研究35 镀层质量的影响较显著,因此本实验就选择其为4因素,每个因素选取3个水平,该水平是在参考大量文 4[3] 献的基础上提出来的,见表1。确定因素水平后,选用L9(3)试验表(即四因素三水平的正交试验表,见 表2)进行正交试验。 表1试验的因素水平确定 因素 水平 硫酸镍(A)/gL-1次亚磷酸钠(B)/gL-1柠檬酸(C)/gL-1醋酸钠(D)/gL-1 12520188 228252010 330302215 表2正交试验设计 试验号ABCD 12520188 225252010 325302215 428202015 52825228 628301810 730202210 830251815 93030208 实验工艺流程为:将准备好的试样进行水洗→去锌→冷水洗→热水洗→盐酸活化→预热→化学镀镍 →热水洗→水洗→干燥,得到表面光亮的镀镍层[2]。 工艺条件包括镀液成分是化学镀镍过程中极为重要的影响因素,必须严格按照实验的要求来进行: (1)温度要求严格控制在851; (2)pH值要求控制在4.6~5.0的范围之内; (3)试样入镀的总面积应在0.5~1dm2L-1之间; (4)试样每组4块,施镀时间分别为1h、1.5h、2h和2.5h。 2结果与分析 对化学镀镍而言,决定其镀层性能的主要指标有外观、硬度、厚度、沉积速度和结合强度。 2.1结合强度 测试时对每个试样均进行反复弯折直至弯断,均未出现起皮、脱落等现象,镀层与基体间的结合力很 高,镀层的结合力性能良好。结合力的高低主要与前处理工序、温度和pH值有很重要的联系,这就说明 本实验中所采取的前处理工序做的很充分,pH值和温度的控制也比较合理。在实验前进行的试镀采用 了不同的组分,即将本次实验中所采用的络合剂改为乳酸,结果发现镀层的结合力很差,弯折时都出现了 起皮、脱落的现象,从这可以看出,镀层的结合力也与镀镍过程中所采用的络合剂的种类有很大关系。 2.2金相组织 镀层的金