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1、.4陕西科技大学学报Aug.200634JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGYVol.24*文章编号:1000-5811(2006)04-0034-05钢表面化学镀镍工艺的研究1112侯俊英,赵程,王海梅,左献宝(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
2、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:A0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
3、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[1]良好的市场和应用前景。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
4、,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[2]据文献介绍: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
5、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-112520188228252010330302215表2正交试验设计试验号ABCD125201882252520103253022154282020155282522862830181073020221083025181593030208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[2]→热水洗→水洗→干燥,得到表面光亮的镀镍层。工艺条件包括镀液成分是化学镀镍过程
6、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;2-1(3)试样入镀的总面积应在0.5~1dmL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
7、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金相组织镀层的金相照片是比较镀层性能的重要依据,从金相图片上我们可以得出如下结论:镀层的厚度与镀36陕西科技大学学报第24卷液中各成分的含量有很大的关系,如图1所示。从图1中可以看出,因为镀液成分的不同,在其
