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块体纳米晶工业纯铁化学镀镍磷

作　者: 张霞
导　师: 何荣恒
学　校: 东北大学
专　业: 物理化学
关键词: 块体纳米晶工业纯铁镍磷镀层合金晶化腐蚀性能结合能
分类号: TQ153.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

块体纳米晶工业纯铁(BNⅡ)是将普通工业纯铁(CPⅡ)通过深度轧制技术制得的块状纳米材料。化学镀镍磷是一项表面处理技术,是化学镀技术最具代表性且应用最广泛的一种。化学镀镍磷是利用次磷酸钠为还原剂,使镀液中的镍离子直接在具有催化活性的基体表面还原,同时磷共沉积而形成镍磷镀层的一种镀镍工艺。本文采用高温(88℃)酸性(pH 4.4-4.5)化学镀Ni-P合金的方法制得了高磷(12-14 wt%)非晶镀层,并利用其高硬度、耐磨性、抗腐蚀性对BNⅡ进行修饰和保护。研究内容包括最佳施镀工艺的研究,采用扫描电镜形貌分析仪、能谱分析仪、X射线衍射分析仪、X射线光电子能谱、金相显微镜、硬度计、电化学工作站等仪器对镍磷镀层的结构形貌、孔隙率、硬度、结合力、腐蚀性能等相关性能的研究。同时对BNⅡ与CPⅡ化学镀镍磷的性能及沉积机理进行对比研究,以期使用BNⅡ较适用CPⅡ在化学镀镍磷性能方面有所改善。制备了光泽度及平整度优良的高磷(P wt%11-13%)镀层,厚度为24±1μm,具有零孔隙率,结合力良好,化学镀镀态的硬度为HV 506,经390℃热处理1h后可达HV 936。镀膜为非晶结构,加热可使其晶化,生成Ni和Ni3P两相,BNⅡ镀层晶化温度为340℃,镀层在883℃时熔化。由Tafel极化实验知,在5% NaCl和0.5 mol/LHC1溶液中,BNⅡ镀层与BNⅡ相比,自腐蚀电位Ecorr分别正移216 mV和197 mV；CPⅡ镀层Ecorr与CPⅡEcorr相比,分别正移50 mV和118 mV；BNⅡ镀层自腐蚀电流密度icorr(8.956×10-6A/cm2,4.215×10-5A/cm2),较BNⅡ的icorr(1.303×10-5A/cm2,1.326×10-4A/cm2)明显减小。X射线光电子能谱分析表明,在化学镀最初期,BNⅡ与CPⅡ相比,其化学镀Ni-P镀层中P 2p3结合能高出0.9 eV；Ni 2p3结合能降低0.1 eV,Ni 2p1结合能降低0.3 eV；Fe 2p3结合能降低0.2 eV,Fe 2p1结合能降低0.4 eV。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 块体纳米材料  11-13
    1.1.1 块体纳米材料纳特点及性能  11-12
    1.1.2 块体纳米晶工业纯铁  12-13
  1.2 化学镀Ni-P技术  13-19
    1.2.1 国内外研究现状、发展动态  13-14
    1.2.2 化学镀高磷Ni-P合金  14-18
      1.2.2.1 化学镀Ni-P合金反应机理  14-16
      1.2.2.2 沉积过程  16
      1.2.2.3 Ni-P镀层的相关性能  16-18
    1.2.3 化学镀Ni-P合金镀液主要成分简介  18-19
  1.3 本课题研究意义  19-21
第2章化学镀Ni-P  21-25
  2.1 实验材料  21-22
  2.2 实验仪器  22
  2.3 化学镀Ni-P实验工艺流程  22-25
第3章镍磷合金镀层性能研究  25-49
  3.1 镀层外观  25
  3.2 微观形貌及成分分析  25-28
    3.2.1 微观形貌  26-27
    3.2.2 成分分析  27-28
  3.3 镀层厚度  28-31
    3.3.1 金相法测量镀层厚度  28-30
    3.3.2 称重法测量镀层厚度  30-31
  3.4 孔隙率  31-32
  3.5 结合强度  32-33
  3.6 温度对Ni-P镀层的影响  33-38
    3.6.1 热处理温度与硬度关系的研究  33-34
    3.6.2 Ni-P合金的晶化行为的研究  34-37
    3.6.3 镀层的热稳定性能  37-38
  3.7 腐蚀性能  38-47
    3.7.1 电化学测试基本原理  38-40
      3.7.1.1 Tafel极化曲线法  38-39
      3.7.1.2 电化学阻抗谱法  39-40
    3.7.2 实验材料及设备  40-41
    3.7.3 电化学实验  41
    3.7.4 实验结果及分析  41-47
      3.7.4.1 电化学测量结果  41-45
      3.7.4.2 腐蚀形貌  45-47
  3.8 本章小结  47-49
第4章基体对化学镀沉积过程的影响  49-57
  4.1 扫描电镜对沉积过程的研究  49-50
  4.2 X射线光电子能谱对沉积过程的研究  50-55
    4.2.1 X射线光电子能谱仪工作原理  50-51
    4.2.2 实验仪器设备  51
    4.2.3 实验结果及分析  51-55
  4.3 本章小结  55-57
第5章结论  57-59
参考文献  59-63
致谢  63

块体纳米晶工业纯铁化学镀镍磷

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