锅炉用钢ｎｉ－ｐ合金化学镀的工艺研究

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1、锅炉用钢Ｎｉ－Ｐ合金化学镀的工艺研究田丰　张罡　姜威　黄刚　　摘要：以锅炉用钢20g为基体，介绍了一种高磷的化学镀Ni-P合金工艺，研究了工艺参数对化学镀Ni-P镀层镀速和稳定性的影响,并确定最适宜配方。　　关键词：化学镀；高磷；Ni-P合金；锅炉钢　　　　1引言　　　　目前工业锅炉的腐蚀问题已十分突出和严重，仅沈阳市就有约四千多台锅炉，由于锅炉的腐蚀和耐磨等问题，不仅造成锅炉设备大修过早报废，直接导致经济损失，而且易发生各种事故,给安全生产带来隐患。　　化学镀一般指化学镀Ni-P合金，是采用镍盐和还原剂在同一溶液中进行的自催化氧化-还原反应，从而在工件表面沉积

2、出Ni-P合金镀层的表面处理技术。Ni-P合金镀层由于具有较高的硬度、耐磨性、润滑性、优异的耐蚀性和良好的钎焊性能，尤其是制备的高磷镀层具有非晶态结构，非晶态的高磷镀层具有非磁性、较低的电阻温度系数(TCR)、优良的耐蚀性等优点，因此利用优质碳素钢锅炉用钢(20g)进行表面化学镀实验，在锅炉用钢表面镀上镍磷化学镀层，从而提高锅炉设备热部件抗磨抗蚀，提高表面硬度，延长使用寿命，对于我国蒸汽及动力锅炉使用具有重要实际应用价值和理论意义，同时还可以向大型电站锅炉等领域推广。　　　　2实验方法　　　　2.1镀液组成及工艺条件　　NiSO4．6H2O25～40g/L；NaH2

3、PO225～30g/L；Pb(AC)2微量；Na(AC)12～15g/L；络合剂1（15g/L乳酸）；络合剂2（15g/L柠檬酸）；络合剂3（4g/L乳酸+15g/L柠檬酸）；络合剂4（3g/L乳酸+13g/L柠檬酸）；络合剂5（12g/L乳酸+3g/L柠檬酸）；温度82～90℃；pH值4.5～4.8。　　2.2施镀基材　　实验采用的试样基材为20g（锅炉用钢），试样尺寸为20mm×15mm×10mm,原始硬度为HV189.22。　　2.3施镀工艺条件及流程　　打磨→化学除油→清洗→20%H2SO4→清洗→3%H2SO4→清洗→快速入槽→吹干→除氢　　2.4性能

4、测试　　2.4.1沉积速度的测定　　采用称重法来测定镀层的沉积速度，沉积速度为：　　v=Δ/h)　　式中：Δ3；　　S-镀层面积，cm3；　　t-时间，h。　　2.4.2镀液稳定性的测定　　采用PdCl2实验法测定镀液稳定性。将含有稳定剂的化学镀镍溶液加热到工作温度,向其中加入1-2ml浓度为100mg/l的氯化把溶液,测量生成黑色沉淀的时间,根据时间长短来判断其稳定性。2.4.3显微硬度　　检测方法用日本Future科技产的FM-300显微硬度仪测定镀层硬度,对每个试片取5个不同位置测试,然后取平均值。载荷为10g，加载时间5s。　　2.4.4镀层表

5、面形貌及镀层含磷量的测定　　采用日本岛津公司生产的S2400N扫描电镜及能谱仪分析测定　　　　3优化镀层的显微结构及能谱分析　　　　通过多次的实验得到的最适宜方案：硫酸镍30g/L，次亚磷酸钠为28g/L，醋酸铅1.0mg/L，醋酸钠13g/L，络合剂为柠檬酸10g/L，乳酸4，pH值为4.5，施镀温度为90℃。用SEM观察最适宜镀层表面、横截面形貌并进行分析。　　3.1镀层表面显微形貌　　镀层具有胞状结构，平均粒度为5μm，沉积方式为颗粒堆积，为典型的非晶结构，显微硬度为HV727.92，与原始基体相比硬度提高约3.78倍。　　3.2镀层表面能谱分析　　由

6、扫描电镜能谱分析获得最适宜镀液的镀层成分结果见图3.2，由图可以看出，镀层中只有镍和磷两种元素，其中，磷含量为15.10%。据文献报道Ni-P镀层只要含磷量在8%(g/L，醋酸钠13g/L，柠檬酸10g/L，乳酸4，pH值为4.5，施镀温度为90℃。　　（2）采用最适宜工艺得到的镀层，镀层致密无缺陷，镀层含磷量为15.10%，镀层硬度高达HV727.92，镀液稳定，沉积速度为22.38μm/h。