稀土对Ni-P化学镀工艺及镀层性能影响的研究

题名:稀土对Ni-P化学镀工艺及镀层性能影响的研究
作者:尤莲
学位授予单位:武汉理工大学
关键词:化学镀镍;;稀土元素;;沉积速率;;耐腐蚀性
摘要:

 钢铁在工业中有着广泛应用,但其腐蚀损失也很大,因此,研究提高钢铁的耐腐蚀性能的方法对节约资源有着重要的意义。化学镀技术是提高钢铁耐腐蚀性能的一种重要方法。在化学镀液中添加适宜的稀土元素,增加镀液Neodymium Magnets稳定性,延长镀液使用寿命；降低施镀温度,提高化学沉积速度；提高镀层的耐蚀性。

 首先,本论文采用酸性化学镀镍溶液进行化学镀,结果表明,沉积速率随温度的升高而升高到一定程度后会逐渐减小,而镀层磷含量和pH值是一直降低的。通过正交实验方法和可视化实验方法对比得出的化学镀镍工艺的最佳条件是：硫酸镍25-30g/L,次亚磷酸钠25-30g/L,乙酸钠5-10g/L,柠檬酸15-20g/L,乳酸5-10 g/L,丁二酸3 g/L,硫脲1-2mg/L,氢氧化钠适量,施镀温度84-88℃,施镀pH值4.5-5.0,施镀时间1h。采用SEM、EDS、XRD对镀层结构进行表征,得到孔隙较少、均匀的镀层,耐腐蚀性能强于无镀层的钢铁。

 其次,在以上得出的最佳工艺条件的基础上,研究了在化学镀液中添加适量稀土元素镧对化学镀工艺及性能的影响。实验得到稀土元素镧的最佳添加量为15mg/L。在加有镧元素的镀液体系中,研究表明,温度达81℃时,镀速达到最大,而且在极短温度变化中,镀速上升速度很快,缩短了施镀时间。由此可见,添加稀土可以降低施镀温度,节约能源,降低成本。

 然后,在加有镧元素的镀液体系中,以镀液稳定性和沉积速率为指标优化化学镀工艺条件。结果表明,镀液稳定性随pH值增大而降低,随温度升高先减弱后增强,随镍磷比增大而变化无规律,随乳酸浓度的增大而增强,随乙酸钠浓度的增大先稳定不变后减弱。采用正交实验研究了柠檬酸和乳酸的比例、缓http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets冲剂乙酸钠浓度及施镀时间对沉积速率的影响。得出最佳工艺条件是：硫酸镍25-30g/L,次亚磷酸钠25-30g/L,乙酸钠12-25g/L,柠檬酸5-10g/L,乳酸15-20 g/L,丁二酸3 g/L,氧化镧10-20 mg/L,硫脲1-2mg/L,氢氧化钠适量,施镀温度78-82℃,施镀pH值4.5-5.0,施镀时间1h。

 最后,采用极化曲线法测试镀层耐腐蚀性能,得到空白试片、化学镀镍磷、添加稀土元素镧的化学镀镍磷的镀层的自腐蚀电位依次为-597mv、-443mV、-371mV；电流密度依次为9.6×10-7A·cm-2、1.4×10-7A·cm-2、0.2×10-7A·cm-2。自腐蚀电流依次降低,自腐蚀电位依次升高,说明在镀液中添加适量稀土元素镧后能获得耐腐蚀性能更好的镀层。
学位年度:2010