鎳復(fù)合電鍍新工藝及其陰極過程研究.pdf

1、腐蝕是材料功能失效的主要形式之一。材料腐蝕帶來巨大的經(jīng)濟損失，造成許多空難性事故，不但消耗大量寶貴的資源與能源，還對環(huán)境產(chǎn)生污染，其危害觸目驚心。作為金屬表面處理技術(shù)之一的復(fù)合電鍍，由于其設(shè)備簡單、操作方便、溫度低等優(yōu)點，不但可以提高金屬表面的耐蝕、耐磨、電導(dǎo)率、催化、抗高溫氧化等性能，而且能夠節(jié)約材料，節(jié)約能源，降低制造成本，因此在機械、電子、催化材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文主要以獲得鍍層耐蝕性好、鍍液穩(wěn)定的鎳封工藝為目標，具體研究內(nèi)

2、容和結(jié)論如下:
　　1、選擇合適的鎳封微粒。向光亮鎳鍍液中分別加入納米Al2O3粉末、納米Al2O3乳液、納米TiO2粉末、SN-B進行復(fù)合鍍（鎳封），可以制得光亮、致密的鎳封層，在其表面鍍鉻可得到微孔密度高于1萬個/cm2的微孔鉻，且SN-B在鍍液中懸浮性和穩(wěn)定性較好，所得多層鎳/微孔鉻的微孔密度最高、分布最均勻，耐蝕性最好;采用Al2O3透明液或SiO2粉末作鎳封微粒時，鉻鍍層的微孔非常少。綜合評價得出SN-B是最好的鎳封微粒

3、。
　　2、選擇合適的分散劑。向鎳封液中分別加入不同的分散劑，研究其對復(fù)合鍍層外觀、鉻鍍層微孔密度及鍍液穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明:有機小分子分散劑對微粒的分散作用較小，不能改善鍍液的穩(wěn)定性;大部分高分子分散劑會使鍍層外觀變差和鉻鍍層微孔數(shù)降低;SN-A雖使鉻鍍層微孔略微減少，但可提高復(fù)雜工件各面微孔分布的均勻性，還能提高鍍液的穩(wěn)定性。綜合評價得出SN-A是最佳的分散劑。
　　3、通過單因素實驗確定了合適的鎳封液組成為NiSO4

4、·6H2O250～350 g/L，NiCl2·6H2O30～70 g/L，H3BO335～45 g/L，主光劑HN-TP10.08～0.2 mL/L，輔助劑HN-TP25～10 mL/L，潤濕劑HN-191～2 mL/L，分散劑SN-A0.1～0.3 g/L，鎳封微粒SN-B0.02～0.08 g/L;合適的工藝條件如下:陰極電流密度4～8 A/dm2,pH3.8～4.2,溫度45～55℃，電鍍時間2min，復(fù)雜工件可適當(dāng)增加電鍍時間。

5、
　　4、通過對復(fù)合鍍層結(jié)合力、硬鍍、耐蝕性等性能研究發(fā)現(xiàn):復(fù)合鍍層與黃銅片、復(fù)合鍍層與光亮鎳層之間的結(jié)合力良好。復(fù)合鍍層、光亮鎳層、黃銅基材的硬度分別為445.2 HV、408.8 HV、141.1 HV，表明SN-B微粒的嵌入能提高鍍層的硬度。SEM及EDS分析可知復(fù)合鍍層和光亮鎳層表面平整、光亮，結(jié)構(gòu)細致、均勻，且復(fù)合鍍層中均勻分散著大量的微粒，光亮鎳層有少量微孔。不同腐蝕介質(zhì)中所得Tafel曲線和電化學(xué)阻抗譜表明復(fù)合鍍層在

6、酸性和中性介質(zhì)中耐蝕性優(yōu)于光亮鎳層，而在堿性介質(zhì)中復(fù)合鍍層的耐蝕性比光亮鎳略差;多層鎳/微孔鉻在中性、酸性、堿性介質(zhì)中都較易發(fā)生腐蝕，但因其鉻鍍層表面存在大量微孔，分散了腐蝕電流，降低了腐蝕速度，從而使多層鎳/微孔鉻在三種腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性均好于多層鎳/鉻。
　　5、采用電化學(xué)工作站研究鎳電沉積的陰極過程發(fā)現(xiàn):陰極極化曲線表明光劑能增大鎳電沉積的陰極極化，使鍍層表面平整、光亮;復(fù)合鍍微粒SN-B和分散劑SN-A對鎳電沉積陰極極化幾

7、乎無影響。電化學(xué)阻抗譜表明光劑能增大電化學(xué)阻抗，阻礙鎳離子還原，使鍍層變得光亮;SN-B和SN-A對鎳電沉積的電化學(xué)反應(yīng)電阻影響較小，但SN-B能增加溶液電阻。陰極極化曲線和電化學(xué)阻抗譜分析結(jié)果一致。
　　6、在前面研究市售納米微粒作鎳封微粒的基礎(chǔ)上，探索了一種更簡單、經(jīng)濟的鎳封新工藝，即向光亮鎳鍍液中直接滴加Ba配合物制備含BaSO4微粒的復(fù)合鍍鎳（鎳封）液，電鍍后可使鉻鍍層微孔密度達6×104個/cm2以上。通過單因素實驗得出