含石墨烯的化学复合镀层制备和性能研究.doc

范文最新推荐------------------------------------------------------1 / 17含石墨烯的化学复合镀层制备和性能研究摘要：化学镀，一般指化学镀 Ni-P 合金，是采用镍盐和还原剂在同一溶液中进行的自催化氧化一还原反应本文详细的介绍了化学复合镀从而引出了化学复合镀中最重要的一项，化学复合镀镍，即为本论文的重点研究实验化学镀镍作为获得非晶态镍基态合金材料的最经济的方法之一，在很多领域中有着广泛的作用镀液的镀速和含磷量是高磷化学镀液的两个重要指标实验表明，一般情况下，这两个指标的增加在很多情况下是相反矛盾的，含磷量会随温度的升高镀速的增快而降低，所以，高磷化学镀不可能有很高的镀速本文从技术的角度，从化学镀的机理出发，通过对镀液的组份和控制工艺条件两个方面，得到最优化的化学镀镍液工艺配方，根据优化方案，添加石墨烯，并对镀层的微观形貌，能谱等进行分析研究，对镀层进行 XRD，显微硬度，孔隙率，沉积速度等测试，根据测试结果，可以看出石墨烯后得到的镍磷镀层显微硬度较镍磷镀层有所提高，但耐腐蚀性未有较大改变，比较难在基体上沉积，在高温热处理后，镀层的结合力降低明显，所以提高镀层的结合力是以后研究的重点。

8175关键字：化学复合镀，化学镀镍液，Ni-P 合金，石墨烯Prepare the electroless composite coating with graphene and research the performanceAbstract:Chemical plating, refers to chemistry nickel plating phosphorus alloy gener ally, is uses the nickle salt and reducing agent carries on in the identical solution from the catalyzed oxidation-electronation reaction. This paper describes the electroless composite plating, and lead to which is the most important one, Chemistry nickel plating. The focus of this paper is the experimental. Chemistry nickel plating achievement obtains one of non-crystalline state nickel base alloy mated almost economical methods, ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------3 / 17Has the widespread application in the multitudinous domain. These two targets are resist in very many situations, is contradictory. 2.1 化学镀 Ni-P 合理机理 72.2 化学镀镍液溶液的分析 82.2.1 影响镀层磷含量的因素 82.2.2 化学镀液的组成分析 82.2.3 酸性化学镀工艺条件分析 103 含石墨烯化学复合镀层研究方法 133.1 实验研究方案 133.2 实验材料以及实验仪器装置 13 3.2.1 实验材料 133.2.2 实验仪器装置 133.3 实验操作步骤 143.3.1 工艺流程 143.3.2 试样镀前的前处理 143.3.3 化学镀镍液的配制方法 143.3.4 施镀 153.3.5 镀件的后处理 163.4 本章小结 164 含石墨烯化学复合镀层的检测 174.1 前言 17---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------5 / 174.2 试片处理方案 174.3 含石墨烯化学复合镀层性能检测方法及结果分析 174.3.1 镀层外观 174.3.2 镀层组织和成分分析 174.3.3 化学成分能谱分析 184.3.4 显微硬度 194.3.5 孔隙率 204.3.6 耐腐蚀性实验 214.3.7 表面活性剂对硬度的影响 234.3.8 热处理对镀层的影响 24 4.3.9 镀层微观外貌 254.4 本章小结 26全文总结与展望 28致谢 29参考文献 30 1.1.2 化学复合镀的特点化学复合镀与电镀相比，在工艺条件，镀层组成，性能，种类和沉积机理上都有很大的不同，只要有以下优点和特点：（1）用化学复合镀的方法制造复合材料时，大多---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------7 / 17在水溶液中进行，温度很少超过 95℃，可节约能源；（2）与其他制备复合材料的方法相比，化学复合镀的设备投资少，操作比较简单，易于控制，生产费用低，能源消耗少，原材料的利用率比较高；（3）同一基质金属可以方便地镶嵌一种或数种性质各异的固体颗粒，同一种固体颗粒也可以方便地镶嵌到不同的基质金属中，制成各种各样的复合镀层。

而且改变固体颗粒与金属共沉积的条件，可使颗粒在复合镀层中从零到 50%或更高的范围内变动，镀层性质也发生相应的变化，因此，人们可以根据使用中的要求，通过改变镀层中颗粒含量来控制镀层性能；（4）在很多情况下可以采用某些具有特殊功能的复合镀层取代用其它方法制备的整体实心材料，达到耐磨、减磨、抗划伤、抗高温氧化等诸多性能也就是说，可用廉价的基体材料镀上复合镀层，代替由贵重原材料制造的零部件  电镀方法做不到的事情化学镀工艺可以完成，而化学镀方法具有以上这些明显的优点，从而使得其用途日益广泛，目前在工业上已经成熟而普遍应用的化学复合镀种类主要是化学镀镍，化学镀镍是工业应用最早，最广发，最成熟的一种化学镀工艺，与电镀镍相比，化学镀镍具有以下特点：（1）用化学方法镀镍得到的镀层一般是 Ni-P 合金，镀层一般为非晶态结构，镀层致密，无孔，耐腐蚀性远优于电镀镍；（2）化学镀镍层不仅硬度高，而且还可以通过热处理调整在得到提高，所以，耐磨性良好；（3）根据镀层中磷含量，可以控制为磁性或者非磁性； （2）按沉积温度分类：有低温、中温、高温三类；---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------9 / 17（3）按合金成分分类：有低磷、中磷和高磷三类；（4）按所用还原剂分类：有 Ni-P、Ni-B 等。

1.2 化学复合镀的发展过程早在上世纪 30 年代，苏、美等国的学者就开始了对电复合镀技术的研究[3]自 20 世纪 50 年代初期起，对复合电沉积做了更加深入的研究，其目的是为了飞机和航天设备以及工作环境温度越来越高的零部件，研制出能够耐高温以及高温下保持足够强度，耐磨性能好的材料随着研究的不断深入，在 60 年代初期出现了复合电沉积的专利[4]，1966 年，Metzger 等[5]开始研究化学复合镀，以 Ni-P 合金作为基质金属研制成功了 Ni-P-A12O 复合镀层，镀层性能优于镀硬铬接着 Hubbel，Ebdon，LuCelz，Gould 等都对化学复合镀进行了研究早期研究中的基质金属主要是以单一金属镍、钻、铜为主，随着研究的进一步深入，各种合金如铜锌、镍铁、及镍磷等也被用来作为基质金属;而用于复合镀的不溶性颗粒的种类也不断扩展，几乎所有类型的陶瓷颗粒均可作为共沉积的复合粒子，在种类繁多的复合镀层中，尤以 Ni-P 合金为基质金属的复合镀层应用最广，研究也最为活跃以 Ni-P 合金作为基质金属，不仅提高了镀层的硬度和耐磨性，而且在电、磁等其它性能上也表现出其独特之处而我国对于复合镀层的开发研究开始于 20 世纪 70年代。

1962 年前后，我国就开始了镍封的研究[6]清华大学获得的 Co-CrO3 电刷镀复合镀层具有很好的红硬性，其耐磨性比 3Cr2WsV 模具钢高出一倍多，可以使得连杆锻磨寿命大大提高[7]成都飞机公司研究得到的 Ni-SiC 电刷镀复合镀层具有优异的耐腐蚀性能[8] 盖雅宏[9]研制除了 Ni-P-Cr2O3 化学复合镀层，并得出最佳工艺参数张信义[10]等人通过研究分析认为热处理可以改善复合镀层的性能是因为热处理可消除镀层内应力，提高镀层与基体结合力，起到Ni3P 沉淀强化和微粒强化作用 作为添加成分，将石墨烯微粒与镍，铁共沉积形成---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------11 / 17的复合镀层，具有较高的硬度，耐磨性和较低的摩擦系数1.5 选题目的以及意义化学镀镍工艺成本低廉，且具有优良的深镀能力和均镀能力，所得镀层组织结构因磷含量的不同而不同目前，有关镀液组成、施镀工艺等研究已日臻完善，但对镀层的组织结构及晶化过程的认识，以及其他许多问题值得研究者为之努力，有待深入。

本课题主要从化学镀溶液的组成和工艺条件两方面出发，通过络合剂的协调作用来控制镀液镀速以及镀层磷含量，用连续实验的方式来优化镀液配方，从而得到容易操作，稳定性高的镀液并且通过在镀液中添加石墨烯来提高镀层的耐腐和耐磨等性质，结合我校所具有的实验设备和可能借助的实验条件，进行了如下工作：（1）前处理工艺的确定；  （2) 化学镀液配方的优化；（3）化学镀镍层的分析以及性能检测，主要包括镀层表面形貌，硬度，耐腐蚀性等2.含石墨烯化学复合镀层的机理和镀液分析2.1 化学镀 Ni-P 合金的机理我们可以借鉴化学复合镀的电镀共沉积机理来讨论化学复合镀的原理在研究复合电镀共沉积过程的初期，有以下 3 种机理可以用来解释复合电沉积过程的机制[20,21]：（1）吸附机理：该机理认为颗粒与金属共沉积必须通过颗粒在阴极上吸附才能发生，而吸附源自阴极表面的范德华力一旦颗粒被吸附，便在阴极上被生长金属埋入2）力学机理：该机理认为颗粒仅仅通过简单的力学过程被裹覆颗粒依靠搅拌等方式到达阴极后，---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------13 / 17便靠外力停留其上，被生长金属俘获。

故共沉积过程依靠于流体力学因素和金属沉积速率3）电化学机理：该机理认为电极与溶液界面间场强和微粒表面所带电荷是复合电镀的关键因素带电颗粒穿越电极表面分散层后通过电化学吸附在阴。