化学复合镀ni-p2fni-p-ptfe的工艺优化及镀层性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文1．1引言第1章绪论碳钢作为工程材料之一，被广泛应用于现代工业中。但其通常会以腐蚀、磨损、断裂及变形等形式失效f卜4】，这些失效形式都与材料的表面特性f化学、物理、力学状态等)密切相关。所以，欲改善材料的使用性能，关键在于改善其表面性能，因此促进了表面处理技术的发展，尤其是近些年发展起来的化学镀和化学复合镀技术，以其工艺简单、性能优良、成本低等优点成为公认的环保型表面处理技术。其中，化学镀Ni．P合金是目前研究较为成熟、效果较为理想、应用较为广泛的表面处理技术之一。将具有自润滑特性的PT

2、FE粉末复合沉积到Ni-P合金中形成低摩擦因数的Ni．P．PTFE复合镀层，提高了化学镀Ni．P合金的用途和使用寿命15。J。1．2化学镀技术的产生与发展化学镀是无需外加电源，在金属表面的自催化作用下经氧化还原法进行的金属沉积过程，因此化学镀(Chemicalplating)可称自催化镀(Autoeatalytieplating)或无电镀(Electrolessplating)，它是一项新的成膜技术【引。化学镀技术的产生与发展主要可归结为化学镀镍技术的产生与发展。1947年，美国国家标准局的A．Brenner等

3、19J提出了粉末状镍的沉积方法，首次揭示了形成镀层的催化特性，初步为化学镀镍技术的工业应用奠定了基础。但其真正大规模应用于工业中的时间晚了基础研究足足十年。美国通用公Gutzeit等18】系统研究了化学镀镍液的组成和相关工艺参数，进一步巩固了化学镀镍工业化应用的基础，并于上世纪五六十年代公布了一系列的专利，1955年第一条化学镀镍试生产线正式建立。但由于技术尚未成熟，所以应用不普遍。至i]70年代末，在商品化及推广阶段这一相当长的时间里，因为镀液不稳定，镀层质量不达标，致使许多客户对其产生怀疑。直到上世纪80年

4、代，化学镀镍技术的研究有了较大突破，使一些长期存在的问题(如镀液稳定性、镀液寿命等)得以初步解决，使化学镀镍工艺基本上得以大规模的工业化应用ll性111。目前，国外化学镀镍溶液已作为系列化商品出售，居于领先地位的有美国MacDerMid．ELNIC公司、日本上村工业(株)、德国Blasberg公司等112]。国内化学镀的研究仍然处于初级阶段，虽然已实现工业化生产，但目前国内化学镀市场仍比较混乱，如“合金催化剂”、“一泡即成不锈钢”、“绿色环保催化液”、“泡武汉理工大学硕士学位论文铁成金”等广告新词都体现了国内化

5、学镀市场的不成熟及与国外的较大差距。现在化学镀的发展前景，国内外专家均普遍看好。化学镀在表面处理领域，虽然不是万能的，但它的确在应用中发挥着相当重要的作用。同时，随着科技的发展，对材料的要求也在不断提高，实践表明一种单质材料已无法满足愈来愈多的应用要求。于是，材料的复合就成为材料发展的必然趋势，由此推动了复合化学镀的发展。由当前的发展可知，许多人相信，21世纪化学镀镍仍将是一项有前景的表面处理技术。其研究动向如下：①由自来水取代蒸馏水。在确保镀层质量的情况下，降低化学镀的成本，提高镀液稳定性。②低温化学镀工艺。

6、目前国内外的化学镀镍工艺大部分都是采用的88。C以上高温工艺，虽然该工艺的沉积速度较快，镀层的耐蚀性能优良，但其能耗较高，镀层的光亮度低、平整性差，不适用于装饰材料，也不适用于对塑料进行化学镀。⑧研究不同类型的添加剂。④研究具有各种特定功能的镀层。⑤研究开发多元合金化学镀层。自问世以来，化学镀技术得以迅猛发展，理论研究和实际工艺也日趋成熟。但有待进一步创新的地方仍有很多，除上述提出的几个主要发展方向外，在工艺中，一些特殊技术的应用也是很有发展前景的，如对镀液进行磁化处理。磁化后，镀液内部各种离子会表现出磁极性，

7、如此就使离子析出时的能量降低，更易于取向，从而使镀层的孔隙率降低、表面结构更致密、结合力更好、强度更高。此外，有待人们进一步研究开发的新型化学镀技术还有激光化学镀、微波化学镀以及脉冲化学镀等。⑥镀液的回收与处理。因为镀液组成复杂，所以要使更多的有用物质得以回收，废液处理费用得以降低，就必须研究开发新的回收处理工艺。1．3化学镀镍技术概述1．3．1化学镀技术概述化学镀的沉积过程，其实质是氧化还原反应的过程。化学镀实现大致需要4个基本条件：①还原金属及被镀覆的基体表面有催化活性；②被还原金属的平衡电位高于还原剂的氧

8、化电位。此外，还原剂被氧化后的产物对化学镀无不良作用；③溶液本身不可自发的进行氧化还原反应；④可通过改变施镀参数如施镀温度、镀液pH、搅拌频率等，实现人为控制化学镀【l引。到目前为止，有十几种金属如Ni、Cu、Co、Pd、Ag、Au、Fe、Pt、Sn等均可通过化学镀方法进行沉积，而真正在工业上得以应用的仅前六种。上述金属可2武汉理工大学硕士学位论文通过组合实现多种金属共沉积，故一些无法