表面工程综合实验预实验报告

表面综合实验论文

目录

碳钢的化学镀NI-P (3)

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 (4)

3.1准备试样 (4)

3.2碱性除油 (5)

3.2.1除油目的： (5)

3.2.2除油溶液参数： (5)

3.3酸洗（除锈+活化） (5)

3.4化学镀 (5)

3.4.1化学镀成分及作用 (5)

3.4.2化学镀溶液参数 (6)

3.5镀后热处理 (6)

第四章检测与分析 (7)

4.1表面形貌分析 (7)

4.2镀层厚度测定 (7)

4.3镀层及镀后热处理硬度测定 (7)

4.4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 (10)

1.1磷化膜的形成机理 (10)

1.2磷化膜的组成和结构 (11)

第二章工艺流程 (12)

1

第三章关键工艺目的及溶液参数 (12)

3.1准备试样 (12)

3.2碱性除油 (12)

3.2.1除油目的 (12)

3.2.2除油溶液参数 (12)

3.3酸洗（除锈+活化） (13)

3.4磷化 (13)

3.4.1高温磷化的磷酸盐溶液参数 (13)

3.5磷化膜的后处理 (13)

第四章检测与分析 (14)

4.1表面形貌分析 (14)

4.2磷化膜厚度测定 (14)

4.3磷化后硬度测定 (14)

4.4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。

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”，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-+P

2H→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NaOH Na2CO3Na3PO4•12H2O Na2SiO3温度（℃）

配方（g/L）60-8020-6015-305-1080-90

3.3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