热处理对镍磷镀层内应力及结合强度的影响

1、安徽建筑大学材料与化学工程学院毕业论文开题报告题目：热处理对Ni-P镀层内应力及结合强度的影响专 业：电子科学与技术-电子元器件方向姓 名：张旗学 号：10205070235指导教师：朱绍峰2014年3月毕业论文（设计）开题报告一、课题的目的与意义通过对在不同温度的热处理条件下分析热处理工艺对Ni-P镀层内应力及 结合强度的影响并得出影响原因。目前化学镀Ni-P在固体表面能够沉积出 Ni-P合金，可获得均匀、致密且光洁的表面，具有优异的耐磨、耐腐蚀性能， 是一种实用的表面处理技术。化学镀Ni-P合金镀层，不仅硬度高，耐蚀、耐 磨性能优良，同时施镀不需外加电流,避免电镀所固有的边角效应，均镀性佳

2、， 在任何边、角、平面上都能得到厚度一致的均匀镀层，且厚度能精确控制，镀 后一般不需再次精磨或抛光，成本较低，是一项可供选择的理想表面处理技术。 根据零件的工作条件，选用化学镀Ni-P合金镀层作表面处理，将明显延长使 用寿命，而且可以获得可观的经济效益，应用前景十分广阔。但是由于镀层 内应力的存在将会在很大程度上影响材料的性能，而内应力可以理解为物体内 部能量，这种能量会随时向外释放，而通常又受材料本身的承受强度约束，从 而达到平衡状态，这种平衡状态一旦遭受破坏，便会对材料产生影响。如内应 力分布不均，或内应力过大，表现在材料某部位容易爆裂，开缝或发白。此外 镀层与基底之间的结合强度也会影响着

3、材料的性能，当二者之间结合力不佳是 可能会出现镀层起皮现象。本课题的意义就在于通过探讨热处理工艺对镀层内应力及结合强度的影 响来分析出那种情况下能减少镀层内应力和加大镀层与基底之间的结合强度。 通过综合分析得出热处理温度对镀层内应力及结合强度的影响规律，同时探讨 出热处理对其影响的机理。二、研究现状和前景展望当前人们对于化学镀的研究逐步加深并不断地发现着化学镀的优点，而在 化学镀中最基本的就是化学镀Ni-P，对此的研究已经非常深入，其中热处理对 镀层的影响也有着一定的探讨。其中福州大学的谢华，陈文哲，钱匡武对此的 研究算的上是最新也是最深的一个，他们采用薄片弯曲法和压痕法分别研究了 热处理温度

4、对化学镀镍层的内应力以及镀层与基体的结合强度的影响规律，并 得出镀层的内应力为拉应力；当热处理温度为200C时，内应力减小，镀层经 过300、400或600C热处理，内应力逐步增大。随热处理温度升高，镀层与基 体的结合力增大。此外毕虎才等探讨了热处理温度对AZ91D化学镀Ni-P镀层性 能的影响，他们利用F106标尺仪，HVS-1000型显微硬度计和PS-16A型电化学测 量系统，研究了镁合金AZ91D化学镀Ni-P的结合强度，镀层显微硬度和极化性 能。结果表明，镁合金化学镀镍层的含量为质量分数为6.68% （质量分数）， 与基体结合良好。随着从200C到450C退火热处理温度的提高，结合力呈

5、现出 先减小后快速增大，然后又减小的趋势，在350C附近可达最大结合强3.7Mpa； 随着热处理温度的提高镀层硬度先稍有下降而后持续提高，至0400C附近达到 最大值825HV0.1/20，随后开始下降;低于200C的低温退火处理过程中，镀层 的腐蚀电位E有所提高，高于200C的退火过程中，腐蚀电位E和腐蚀电流整体 有下降的趋势。Ni-P化学镀层，从其独特的化学性能、机械性能及磁性能，在许多部门 都受到了重视。有人认为即使Ni-P化学镀的成本比电镀高10倍夕也值得应用。 但由于化学镀，以化学反应代替了电流的作用，从而使镀液成分的消耗量大、 变化快，造成镀覆工艺不稳定，影响了镀层质量，因此限制了

6、它的发展。最近 国外成功地开发了 Ni-P化学镀溶液的自动控制系统，使大规模、连续化的Ni-P 化学镀生产成为现实。目前，Ni-P化学镀层已应用于石油、汽车、电子、航 天、化工、纺织、计算机、机械、印刷等各部门。国内、外已有大量的成功应 用实例，为我们展现了极其广阔的应用前景。为使Ni-P化学镀层得以更好 的应用，国内外许多科技人员正在进行进一步的研究。研究的主要方向有 用 离子交换法除去镀液中的亚磷酸离子，使镀液得以再生，从而降低成本；用 直接加热镀件的方式代替加热化学镀液的方式，以提高镀速并节省能源；在 Ni-P化学镀层中添加SiC等耐磨蚀微粒及化学镀Ni-P表面镀硬铭以进一步提 高其耐磨

7、性，将石墨、二硫化钥等润滑剂分散在Ni-P镀层中，从而提高其自 润滑性；双层化学镀Ni-P以提高其耐蚀性；研究各种不同材料上的Ni-P化学 镀，以适应不同特殊需要；红、蓝、绿、金等各种颜色的Ni-P化学镀，以提 高其装饰性；若这些研究得以成功，将会给Ni-P化学镀层的应用带来更大的 飞跃。而本课题中若是能够解决镀层内应力对材料的影响将会大大的减少材料 的损伤，同时若能够通过某些措施加强镀层与基底之间的结合强度将会得到性 质更加优良和更满足人们需求的材料。三、课题主要内容、拟解决的问题、研究特色和创新之处1.主要内容采用X射线衍射方法测定化学沉积镍磷合金镀层内应力，研究不同镀覆工 艺对化学沉积镍

8、磷合金镀层内应力影响；研究不同热处理工艺条件下，化学沉 积镍磷合金内应力以及镀层与基体的结合强度；通过分析物相组成来探讨镀层 内应力不断发生改变的原因，同时通过分析镀层原子与基体原子的结合规律来 探讨镀层与基体之间结合强度不断发生改变的原因。2 .需解决的问题镀层内应力的测量和镀层与基体之间结合强度的测量。3 .特色和创新此实验的特色在于我们是综合考虑镀覆工艺条件和热处理对组织结构和 残余应力的影响，探讨出镀覆工艺对化学沉积镍磷合金镀层内应力影响和不同 热处理工艺条件下对化学沉积镍磷合金内应力以及镀层与基体的结合强度的 影响，此外还探讨了镀层内应力和结合强度改变的原因。四、研究方法、步骤和措施

9、实验工作流程：除锈一去油一冲洗一酸洗活化一冲洗一化学镀一冲洗一吹干 一热处理实验测试方法：通过X射线衍射方法测物相组成和内应力；镀层结合力的测 量采用划痕法。五、参考文献参考文献五、参考文献参考文献车承焕.镀层内应力和测试技术J.电镀与环保，1993 （1）： 7-9马红芳，王艺涵，许斌.Ni-P纳米复合化学镀的研究现状及展望D.山东： 山东大学，2010.李延伟，黄晓曦，杨哲龙，姚金环，李月晓.镀镍层内应力及其测量方法 D.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.王显彬，谢华.化学镀Ni-P合金镀层内应力的研究D.福州：福州大学， 2006.谢华，陈增晖，陈晓.热处理工艺对Ni-P-PTFE复合镀

10、层组织与性能的影 响D.福州：福州大学，2009.谢华，陈文哲，钱匡武.热处理对Ni-P镀层内应力及结合强度的影响D. 福州：福州大学，2004.张丽丽.Ni-P多元化学镀在不同介质中的耐蚀性能研究D.沈阳：沈阳理 工大学，2011.刘高航，刘光明.工程材料与结构的失效及失效分析D.南昌：南昌航空工 业学院，2007.唐天君.化学镀镍内应力的研究D.绵阳：绵阳市高等师范专科学校，2006.平朝霞，杨青，孟辰路，黄思雅，范丽丽，何业东机械研磨对镁合金化 学镀Ni-P镀层结构及性能的影响D.北京：北京科技大学，2008.靳惠聪，张林楠，刘晓军.铝合金表面化学镀Ni-P工艺与镀层结构研究J.化学工程

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