支护锚杆表面化学镀层的制备与性能研究

发布时间：2019-09-27 10:17

【摘要】：锚杆是地下支护工程中常用的支护材料，常被用于巷道、矿井、地下隧道及岩石边坡支护等工程。由于地下支护工程的隐蔽性，锚杆的质量在工程建设和安全方面起着至关重要的作用。锚杆会在复杂多变的地质与水质环境中发生恶化，磨损与腐蚀是这种环境下常见的失效模式。因此着力于改善锚杆抵抗腐蚀及磨损的方法的研究显得格外重要。为了提高锚杆表面的抗磨损和抗腐蚀性能并增加其使用寿命，本文采用化学镀Ni-P对锚杆进行表面处理，试验给出了最佳镀液配方及工艺条件，利用SEM、OM、XRD、EDS、GDOES等方法对镀层的形貌、组织结构及成分进行了分析；通过往复磨损试验机对镀层的摩擦磨损性能进行研究；借助电化学工作站的极化曲线和交流阻抗的测试方法，对镀层的耐腐蚀性能进行表征和分析。在Ni-P二元镀的基础上，通过结合化学镀后的热处理工艺，系统地研究了不同热处理温度对Ni-P镀层形貌、结构及腐蚀、磨损性能的影响。随着热处理温度的升高，表面由非晶态向晶态转变，晶化程度提高，镀层和基体之间的结合力增强，镀层表面硬度增大，硬质颗粒Ni3P对镀层起弥散强化作用。通过摩擦系数、磨痕形貌及镀层质量损失情况的分析表明，镀层在热处理温度为400℃和450℃时表现出优异的耐磨损性能。在400℃时自腐蚀电流密度最小，具有较好的耐蚀性能。针对不同热处理温度的化学镀Ni-P合金镀层，为探讨热处理温度与镀层耐蚀性能的关系，作者在分形理论的方法指导下对镀层进行分形维数分析计算，，尝试在分析和判断热处理温度与耐蚀性关系方面寻找一定的理论依据。分形研究表明，Ni-P合金镀层表面具有分形特征，分形维数的变化情况与镀层的耐蚀性能呈现一定的正相关关系。由于分形维数只是镀层表面的形貌结构和复杂程度的直观表征，因此通过分形维数变化情况分析镀层的耐蚀性能具有一定可行性，可做一些定性判断。通过在镀液中添加稀土La的试验，综合分析了La元素的不同添加量对镀层的组织结构、形貌、成分及耐磨耐蚀性能的影响。稀土镧对Ni-P镀层的表面形貌有显著影响，起到细化和修饰晶粒作用，胞状组织更加致密，镀层结构具有明显的微晶衍射特征。当添加量为0.25g/L时镀层质量最佳，在往复磨损试验中，磨损程度轻微，整体上呈现出良好的耐磨损性能，但总体上看，稀土的添加对镀层耐磨损性能的影响作用不大。电化学极化曲线和阻抗分析结果表明，镀层在La3+添加量为0.50g/L浓度下，自腐蚀电位最大，自腐蚀电流密度最小，溶液与基体之间的阻值最大，具有突出的耐蚀性能。
【图文】：

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太原理工大学硕士研究生学位论文第一章绪论景图 1-1）[1-4]是地下支护工程中常用的支护材料，常被用于巷道、边坡支护等工程。由于地下支护工程的隐蔽性[5]，锚杆的质量在着至关重要的作用。锚杆会在复杂多变的地质与水质环境中发生种环境下常见的失效模式[6-8]。因此着力于改善锚杆抵抗腐蚀及格外重要。(a) (b)

传统化学,施镀,操作步骤

太原理工大学硕士研究生学位论文1]。传统的化学镀操作步骤如图 1-2 所示。常用的酸性镀液包括镍盐（硫酸盐或，还原剂（次磷酸钠或硼氢化物），络合剂（醋酸盐，柠檬酸盐，乳酸，琥珀等），稳定剂(重金属盐，硫脲，氟化物等）和 pH 缓冲剂（氨水，盐酸等），化样性可以通过在基础镀液中添加其他元素的方法实现。打磨碱洗除油酸洗活化
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4

【参考文献】