现代表面工程综合实验论文-__化学镀镍磷和铝合金阳极氧化的制备及性能.docx

表面工程综合实验论文 学院：材料科学与工程 年级：金属1301 学生：胡永强 学号：3130702026化学镀镍磷和铝合金阳极氧化的制备及性能 金属1301 3130702026 胡永强 2016.1.5 内容摘要 在酸性条件下，利用化学方法对工件进行镀镍磷，并随后对镀层处理前后的形貌，厚度，硬度等性能进行检测；利用电化学方法对铝进行阳极氧化，形成一层氧化膜并对此氧化膜的形貌，厚度，硬度等进行表征。关键词：化学镀；Ni-P合金；阳极氧化；氧化膜：铝1引言 化学沉积的Ni-P合金有许多优异的性能，如良好的防腐防蚀性能，耐磨减磨性能，硬度高，均镀，深度能力强，不受工件几何形状限制，由于其独特的性能，在工业上得到了广泛应用.铝的阳极氧化技术是将铝制品做阳极，在电解作用下金属制品表面形成氧化物薄膜的过程。阳极氧化处理的铝及铝合金，进一步改善了其表面的耐磨性、耐蚀性、电气绝缘性等，表面色泽也更加美观，广泛用于航空航天，电子，建筑装饰及日用品等方面。2实验2.1 化学镀镍磷实验2.1.1 化学镀镍磷实验条件 试样为碳钢钢板，17mm1.5mm。 工艺流程：机械除锈水清洗除油水清洗活化水清洗化学镀镍磷热水洗干燥后处理。 化学镀镍磷实验条件，以水浴加热并保持衡温，烧杯做镀槽。2.1.2 化学镀镍磷各步骤所需溶液配方及工艺条件2.1.2.1除油配方及工艺条件NaOH 6080 g/L Na2CO3 2060 g/LNa3PO412H2O1530g/L Na2SiO3510g/L温度 8090 时间 至油除净 2.1.2.2 活化配方及工艺条件5%10%的硫酸溶液 时间 3060s2.1.2.3 化学镀镍磷配方及工艺条件主盐硫酸镍 25g/L 还原剂次磷酸钠20g/L络合剂 乳酸 25g/L 稳定剂氟化钠 1g/L硼酸 10g/L PH调节剂 氢氧化钠 20g/L PH 4.45.8 温度 9092镀速 1522 m 水 加至1L装载量 1dm2/L2.1.3 化学镀镍磷步骤要求1.除锈：用砂纸将有锈迹的地方磨除后抛光。2.除油：在除油剂中浸泡至油除净。3.活化：在室温下活化，活化时间3060s，表面活化后用蒸馏水清洗。4化学镀：其镀液以次磷酸钠为还原剂，硫酸镍为主盐加绒络合剂、促进剂、稳定剂，在满足工艺条件下进行化学镀。化学镀时间为1.5h。5.后处理：镀件自镀液中取出后用蒸馏水清洗干净，热风干燥表面，为提高镀层硬度及耐蚀性镀层进行热处理，热处理工艺为： 温度 300 时间 2h 温度350 时间 1.5h 2.2 铝阳极氧化实验2.2.1铝阳极氧化实验条件 试样为铝板，15mm8mm4mm 工艺流程：磨光抛光有机溶液脱脂装挂化学脱脂热水洗流动水洗碱腐蚀热水洗流动冷水洗出光流动冷水洗硫酸阳极氧化流动冷水洗热水洗封闭处理热水洗流动冷水洗干燥拆卸零件检验 铝阳极氧化实验条件，以烧杯做电解槽。2.2.2 铝阳极氧化各步骤所需溶液配方及工艺条件2.2.2.1化学脱脂配方及工艺条件 碳酸钠4050g/L 磷酸钠 4050g/L 硅酸钠 1015g/L 温度 70 时间 35min（视表面油污程度定） 2.2.2.2 碱腐蚀配方及工艺条件 NaOH 2035g/L Na2CO3 2030g/L 温度 4050 时间 0.53min 2.2.2.3 出光配方及工艺条件 硝酸溶液300400g/L 时间 35min 2.2.2.4 铝阳极氧化配方及工艺条件 硫酸 100200g/L 电压 1525V电流密度 0.82.5A/dm2 温度 1525氧化时间 视膜厚而定 阴极材料 铅板 2.2.2.5 封闭配方及工艺条件 100热水封闭 时间 30min2.2.3 铝阳极氧化注意事项 在每个步骤过渡阶段应将样品放入蒸馏水中以防与空气中的氧反应形成氧化膜。3 实验结果及分析3.1 化学镀镍磷实验结果及分析3.1.1 化学镀镍磷镀层形貌 1.未热处理：图1.未进行热处理的化学镀镍磷工件的硬度 400X 用肉眼观察镀层呈光亮色，在光学显微镜下观察其表面形貌由微米级细小颗粒及较大的胞状组织组成，分布较为均匀。2.热处理后：图2.热处理后的化学镀镍磷工件表面形貌 400X 由上图可看出经热处理后的表面颗粒长大，分布更为均匀。3.1.2 化学镀镍磷镀层厚度 在光学显微镜下观察测量，其镍磷合金厚度为13m，较预期薄，原因是PH未控制好。 图3.化学镀镍磷镀层厚度 100X3.1.3 化学镀镍磷镀层硬度 未处理前 346HV 300保温 2h 696HV 350保温1.5h 792HV 由上数据可以看出，镍磷合金镀层经热处理后其硬度大幅度提高；并随着保温温度的提高，热处理后的硬度也随之提高。3.2 铝阳极氧化实验结果及分析3.2.1 铝阳极氧化氧化膜形貌 图4.铝阳极氧化氧化膜表面形貌（未封闭） 400X 氧化膜宏观上呈光亮态，在光学显微镜下观察其具有多孔蜂窝状结构。3.2.2 铝阳极氧化氧化层厚度 其氧化膜厚度为52m，符合预期。 图5.铝阳极氧化膜厚度（封闭处理后）100X3.2.3铝阳极氧化氧化膜硬度 硬度 338.8HV 铝阳极氧化膜硬度相对较高。4 总结 1.化学镀镍磷对镀前处理要求较高，需做好镀前处理，并调节好PH范围才能得到均镀好，结合力高的镍磷合金镀层。化学镀镍磷可以较大幅度提高工件表面硬度，使工件获得较好的耐磨性，同时其镀层也提高了工件的耐蚀性，从而提高了工件的使用寿命，被广泛使用。 2.阳极氧化所生成的氧化膜比起铝合金的天然氧化膜，其耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。如抗蚀、耐磨、吸附、绝缘等性能都是由多孔外层的厚度及孔隙率所决定的,然而这两者却与阳极氧化条件密切相关, 因此可通过改变阳极化条件来获得满足不同使用要求的膜层。膜厚是阳极氧化制品一个很主要的性能指针, 其值的大小直接影响着膜层耐蚀、耐磨、绝缘及化学着色能力。在常规的阳极氧化过程中, 膜层随着时间的增加而增厚。因此通过阳极氧化在不破坏铝基体的情况下