环境友好型碳钢化学镀镍层钝化工艺的研究

发布时间：2017-09-14 21:00

  本文关键词：环境友好型碳钢化学镀镍层钝化工艺的研究

  更多相关文章： 化学镀镍层 低铬钝化 孔隙率 耐硝酸变色时间 耐中性盐雾试验

【摘要】：化学镀镍赋予了材料表面特殊的理化性质,而被广泛应用于化工、航空航天、机械、仪表、计算机等领域。未经钝化的镀层存在孔隙,致使镀件耐蚀性差而直接影响了镀件的产品质量和使用性能。为此,需要对化学镀镍层进行钝化处理。本论文根据化学镀镍钝化的工艺原理,在不改变化学镀镍前处理及施镀工艺的条件下,系统地研究了碳钢化学镀镍层钝化工艺及其优化,采用孔隙率、耐硝酸变色时间、耐中性盐雾试验、电化学测试、SEM和EDS等对钝化膜的耐蚀性、微观形貌和元素成分进行了初步探讨,以期得到与传统中铬钝化相媲美的环境友好型低铬钝化工艺。本论文主要研究内容及结果是:1、以孔隙率为评价指标,碳钢化学镀镍层分别经低铬钝化工艺(重铬酸钾含量为5g/L)和中铬钝化工艺(重铬酸钾含量为40g/L)处理后试片的孔隙率较未钝化试片平均可显著降低60%~93%以上,后者较于前者具有更好的封孔作用。确定优化后的低铬钝化工艺参数为钝化温度70℃,钝化时间10min,钝化液pH为2.0,钝化液基础配方为重铬酸钾5g/L,氟硅酸铵0.5g/L。2、以耐硝酸变色时间为评价指标,通过单因素试验分别研究了在低铬钝化基础配方中引入钼酸铵等无机添加剂和植酸等有机添加剂的钝化效果。筛选出的钼酸铵、硝酸铈、氧化钇、植酸、MEA和PAA较经低铬钝化基础配方钝化后膜层的耐硝酸变色时间分别延长了93%、2.3%、46%,8.6%、43%和0.8%。3、以耐硝酸变色时间为评价指标,通过正交试验对无机添加剂、有机添加剂和无机-有机复合添加剂复配进行优化,在已确定的工艺条件下向低铬钝化基础配方中加入钼酸铵16g/L氧化钇4mg/L、植酸18mL和MEA 35mL时,较经低铬钝化基础配方钝化后膜层的耐硝酸变色时间相对延长了2.6倍,钝化效果较好。4、采用耐中性盐雾试验、电化学测试、SEM及EDS对优化低铬钝化工艺下的钝化膜进行探讨,结果表明,经无机-有机复合添加剂钝化后的试件与传统中铬钝化相比,在显著降低铬酸盐浓度的同时,其耐中性盐雾腐蚀时间可相对延长12h,极化电阻可增大约一倍且膜层的微观形貌最为致密紧凑。
【关键词】：化学镀镍层 低铬钝化 孔隙率 耐硝酸变色时间 耐中性盐雾试验
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 镀镍层铬酸盐钝化概述8-14
• 1.1.1 镀镍层铬酸盐钝化的分类8-9
• 1.1.2 镀镍层铬酸盐钝化的发展史9-12
• 1.1.3 镀镍层铬酸盐钝化的展望12-13
• 1.1.4 镀镍层铬酸盐钝化的应用13-14
• 1.2 镀镍层铬酸盐钝化的理论基础14-17
• 1.2.1 工艺条件对镀镍层铬酸盐钝化的影响14-15
• 1.2.2 镀镍层铬酸盐钝化的反应机理15-17
• 1.3 课题背景17
• 1.4 研究内容与可行性分析17-18
• 1.4.1 研究内容17-18
• 1.4.2 可行性分析18
• 1.5 研究目的和意义18-19
• 第二章 实验器材及研究方法19-35
• 2.1 实验装置19-20
• 2.2 实验材料20-21
• 2.3 实验基本操作21-24
• 2.3.1 实验操作基本流程21-22
• 2.3.2 实验流程22-24
• 2.4 前处理工艺说明24
• 2.5 施镀工艺说明24-26
• 2.5.1 镀液的配制24-25
• 2.5.2 施镀要点25-26
• 2.6 钝化工艺说明26-27
• 2.6.1 钝化液的配制26
• 2.6.2 钝化要点26-27
• 2.7 化学镀镍磷合金槽液分析27-30
• 2.7.1 槽液中Ni~(2+)浓度的分析与测定27-28
• 2.7.2 槽液中次亚磷酸根浓度的分析与测定28-30
• 2.8 镀层分析30-35
• 2.8.1 镀速的测定30
• 2.8.2 镀层耐蚀性的测定30-34
• 2.8.3 钝化膜微观形貌及成分分析34-35
• 第三章 实验基础配方和工艺参数确定35-43
• 3.1 化学镀镍的基础配方及工艺参数35-36
• 3.2 钝化液基础配方的确定36-37
• 3.3 钝化工艺参数的确定37-42
• 3.3.1 钝化温度37-38
• 3.3.2 钝化时间38-39
• 3.3.3 钝化液pH39-40
• 3.3.4 钝化液中铬酸盐的浓度40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 筛选添加剂的单因素试验43-56
• 4.1 无机添加剂的筛选43-48
• 4.1.1 钼酸铵的影响43-44
• 4.1.2 硅酸钠的影响44-46
• 4.1.3 硫酸铈（Ⅳ）和硝酸铈（Ⅲ）的影响46-47
• 4.1.4 氧化铈、氧化钇和氧化镧的影响47-48
• 4.2 有机添加剂的筛选48-54
• 4.2.1 单宁酸的影响49-50
• 4.2.2 植酸的影响50-51
• 4.2.3 乙醇胺的影响51-53
• 4.2.4 丙烯酸树脂的影响53-54
• 4.3 本章小结54-56
• 第五章 环境友好型低铬钝化液配方的确定56-76
• 5.1 无机添加剂的复配试验56-58
• 5.2 有机添加剂的复配试验58-59
• 5.3 无机-有机复合添加剂的复配试验59-61
• 5.4 耐中性盐雾试验的结果与讨论61-66
• 5.5 电化学测试的结果与讨论66-71
• 5.6 钝化膜微观形貌及成分分析的结果与讨论71-74
• 5.7 本章小结74-76
• 第六章 结论与展望76-79
• 6.1 结论76-77
• 6.2 展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-84
• 附录：在校期间公开发表的论文84-85

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本文编号：852271