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1、山东大学化学与化工学院钢的热处理和表面改性-----金属镀层8山东大学化学与化工学院背景能源、信息和材料被称为现代国民经济的三大支柱,材料与国民经济、国防建设和人民生活密不可分。材料科学更是与现代科学技术发展密切相关的一门重要的基础学科,其主要任务就是研究材料的结构、性能及二者之间的关系。金属基复合材料具有高比强度、比模量、良好的导热性和导电性、高温性能,低的线胀系数、高的尺寸稳定性等优异的综合性能,这使金属基复合材料在航天、航空、电子、汽车、先进武器系统中均具有广泛的应用前景。目前对金属基复合材料的研究及应用已扩展到多个领域,而金属基复合材料的界面是
2、增强体与基体连接的“纽带”,也是力学及其他功能,如导电、导热、阻尼等特性传递的桥梁,其结合特性和形成规律将直接影响金属基复合材料的最终组织结构和综合使用性能。因此,界面组织结构、界面微区组分与性能之间的关系以及界面形成机制是当下金属基复合材料领域中普遍关注的核心问题之一。在当今自然资源严重消耗的时代,全球各国对于各种高能耗,高污染的行业提出了新的要求,尤其对于我国这个正处于高速发展的国家,各种资源环境问题日益突出。近年来国家对冶金、机械、化工等基础行业进行了严格的要求,强调必须把能耗降低,同时减少对环境的污染,实现经济环保型的产业改造。但是降耗就必须考
3、虑到各行业在生产过程中的所使用到的各种材料。因此各行业都在对生产技术进行优化,对设备材料进行选择和研究,希望能够以最小的成本取得最大的收益。金属保护层是将一种金属镀在需要防护腐蚀的另一种金属表面，在镀造中形成保护镀层，用于镀造的材料叫做镀层金属。除电镀和化学镀可以形成金属镀层，还可以使用热浸镀、热喷镀、渗镀和真空镀等方法。通过在金属表面增加保护层，实现金属与腐蚀性介质的隔绝，这种隔绝并不一定是有效的完全隔绝，可能会存在某些保护层防护性的不彻底性。因为防护层所隔绝的是在一定时间、一定条件下金属与腐蚀性介质的反应条件，防护层起到减缓腐蚀程度、延长被腐蚀时间
4、的作用主要内容钢的金属镀层可以通过电镀、化学镀以及复合镀的方法获得。镀层的目的是提高钢件表面的各种物化性能和改善外观，赋予表面耐腐蚀性、耐磨性、装饰性以及其他特性。8山东大学化学与化工学院化学镀也称无电解镀或者自催化镀，是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的1种镀覆方法。化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，
5、在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。适镀基材铸铁、钢铁、铜及铜合金、铝及铝合金，模具钢、不锈钢。电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等）及增进美观等作用。不少硬币的外层亦为电镀。电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层
6、。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。镀层大多是单一金属或合金，如钛钯、锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层，如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外，还有非铁金属，或ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前，必须经过特殊的活化和敏化处理。敏化就是使非金属表面形成一层具有还原作用的还原液体膜。这种具有还原作用的处理液就是敏化剂。好的
7、敏化效果要求具有还原作用的离子在一定条件下能较长时间保持其还原能力，并且能控制其还原反应的速度，要点是敏化所要还原出来的不是连续的镀层，而只是活化点。目前最适合的还原剂只有氯化亚锡。目前，对于非金属化学镀镍用得最多的是Pd活化工艺。在镀覆溶液中加入非水溶性的固体微粒，使其与主体金属共同沉积形成镀层的工艺称之为复合镀。若采用电镀的工艺则称之为复合电镀；若采用化学镀的工艺则称之为复合化学镀。所得镀层称为复合镀层。凡可镀覆的金属均可作8山东大学化学与化工学院为主体金属来制备复合镀层，但研究和应用较多的只有镍、钴、铬、铜、锌、金、银等，而作为固体微粒的主要有两
8、类，一类是提高镀层耐磨性的高硬度、高熔点微粒，如氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化钨、金刚石等;另一
