表面工程综合实验预实验报告

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1、目录碳钢的化学镀NI-P3第一章实验机理3第二章工艺流程4第三章关键工艺目的及溶液参数43.1准备试样43.2碱性除油53.2.1除油目的：53.2.2除油溶液参数：53.3酸洗（除锈+活化）53.4化学镀53.4.1化学镀成分及作用53.4.2化学镀溶液参数63.5镀后热处理6第四章检测与分析74.1表面形貌分析74.2镀层厚度测定74.3镀层及镀后热处理硬度测定74.4镀后耐蚀性检测8参考文献：8钢的磷化10第一章实验机理101.1磷化膜的形成机理101.2磷化膜的组成和结构11第二章工艺流程12第三章关键工艺目的及溶液参数123.1准备试样123.2碱性除油12

2、3.2.1除油目的123.2.2除油溶液参数123.3酸洗（除锈+活化）133.4磷化133.4.1高温磷化的磷酸盐溶液参数133.5磷化膜的后处理13第四章检测与分析144.1表面形貌分析144.2磷化膜厚度测定144.3磷化后硬度测定144.4磷化后耐蚀性检测14参考文献：15碳钢的化学镀Ni-P学院名称：材料科学与工程学院专业班级：金属1501学生姓名：高奇指导教师：王云龙王兰摘要：本文简要介绍了碳钢化学镀镍磷的原理与工艺流程，根据实验结果和实验过程中出现的一些问题，阐述了化学镀镍磷的基本知识，论证了化学镀镍磷的重要作用，得出了这一工艺对碳钢性能改进的重要影响。

3、关键词：原子氢态理论配方溶液参数检测分析第一章实验机理化学镀镍磷合金是一种在不加电流的情况下，利用还原剂在活化零件表面上自催化还原沉积得到镍磷镀层的方法。其主要反应为应用次亚磷酸钠还原镍离子为金属镍，即在水溶液中镍离子和次亚磷酸根离子碰撞时，由于镍触媒作用析出原子态氢，而原子态氢又被催化金属吸附并使之活化，把水溶液中的镍离子还原为金属镍形成镀层，另外次亚磷酸根离子由于在催化表面析出原子态氢的作用，被还原成活性磷，与镍结合形成Ni-P合金镀层。以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍磷工艺，其反应机理，现普遍被接受的是“原子氢态理论”和“氢化物理论”。下面介绍其中一种“原子氢态理论

4、”，其过程可分为以下四步：（1）化学沉积镍磷合金镀液加热时不起反应，而是通过金属的催化作用，次亚磷酸根在水溶液中脱氢而形成亚磷酸根，同时放出初生态原子氢。H2PO2-+H2O→HPO3-+2H+H-（2）初生态原子氢被吸附在催化金属表面上而使其活化，使镀液中的镍阳离子还原，在催化金属表面上沉积金属镍。Ni2++2H→Ni+2H+（3）在催化金属表面上的初生态原子氢使次亚磷酸根还原成磷。同时，由于催化作用使次亚磷酸根分解，形成亚磷酸根和分子态氢。H2PO2-+H→H2O+OH-+P2H→H2↑（4）镍原子和磷原子共沉积，并形成镍磷合金层。3P+Ni→NiP3第二章工艺流

5、程化学镀镍磷主要分为镀前处理、化学镀、镀后处理三部分。镀前处理对镀层质量至关重要,要使镀前的工件表面无污染，并且处于活化状态，此过程主要包括有：制备试样、抛光、除油、水洗、除锈、活化。化学镀过程是把试样放入配置好的镀液中，进行金属沉积。镀后处理是把已经施镀完成的工件进行清洗、干燥等处理。化学镀镍磷的具体工艺流程：制备试样→碱性除油（化学脱脂）→热水洗→冷水洗→酸洗（除锈+活化）→冷水洗→化学镀→冷水洗→滴上酒精溶液→干燥→检测。第三章关键工艺目的及溶液参数3.1准备试样试验前准备好试样，机械打磨试样，初步除去表面氧化物；并给试样系上一根细线，为了在整个磷化处理过程中便

6、于拿取放置。3.2碱性除油3.2.1除油目的：将试样浸入碱性化学除油溶液中，对试样除油，目的是去除试样表面的油污，清洁试样表面，以增加化学镀镀层的结合强度。3.2.2除油溶液参数：表1碱性化学除油溶液配方及参数组成及工艺NaOHNa2CO3Na3PO4•12H2ONa2SiO3温度（℃）配方（g/L）60-8020-6015-305-1080-903.3酸洗（除锈+活化）将试样浸入稀盐酸（10%或5mol/L以下)容易中约10s，对试样进行酸洗处理。酸洗的目的主要是除锈和活化。其中酸洗除锈的目的是为了去除试样表面的氧化物，使试样表面更加清洁。而酸洗活化的目的是为了让化

7、学镀基材试样表面的金属原子活化，便于镍原子和磷原子的沉积，以及增加镍磷合金镀层的结合强度。3.4化学镀3.4.1化学镀成分及作用（1）镍盐镍盐是镀液主盐，一般使用硫酸镍。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还原剂和络合剂的量。（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，因为次磷酸钠价格较低,控制容易,镀层抗蚀性能好,故采用其作为还原剂。镍与次磷酸钠的物质的量之比为0.3～0.45。（3）络合剂为防止化学镀进行时溶液中亚磷酸离子与游离镍离子结合生成亚磷酸镍沉淀,需要加入适当的络合剂生成镍的络离子来降低