化学复合镀Ni-P/Ni-P-PTFE的工艺优化及镀层性能研究
在Ni-P镀层中添加PTFE自润滑粒子，可获得具有自润滑性能的Ni-P-PTFE复合镀层，其较Ni-P镀层摩擦系数降低，使化学镀Ni-P镀层使用寿命延长，用途拓宽。但因PTFE软质粒子的加入，使Ni-P-PTFE复合镀层较Ni-P镀层存在硬度低、孔隙率高、耐蚀性差等缺陷。因此，研究化学镀Ni-P/Ni-P-PTFE双镀层的工艺及镀层性能，对弥补Ni-P-PTFE复合镀层的性能缺陷，拓宽其应用范围有重要意义。
首先，研究了含硼酸的复合络合剂对化学镀镍的影响。通过单因素试验，优选出硼酸与乳酸为复配组合。通过正交实验，确定了其最佳复配量为乳酸10g/L，硼酸15g/L。在此复配条件下得到的Ni-P镀层厚度提高，由XRD测试可知该Ni-P镀层为非晶态结构;EDS镀层能谱测试表明其主要由Ni、P组成，Ni含量达90.97％;由SEM观测可知该Ni-P镀层均匀、致密完整;电化学实验及结合力实验则分别表明其耐蚀性能、结合强度优良。
其次，通过单因素试验，确定了阳离子型表面活性剂CTAB及非离子型表面活性剂OP-10对化学复合镀Ni-P-PTFE中PTFE粒子的润湿、分散效果较阴离子表面活性剂SDS更佳，两者可复配使用。通过正交实验确定了其最佳复配量为CTAB浓度20mg/L，OP-10浓度70mg/L。由XRD测试可知在该复配条件下得到的Ni-P-PTFE复合镀层为非晶态结构;EDS镀层能谱测试表明其主要由Ni、P、F、C组成，PTFE含量大约为6.41％;且由SEM观测该复合镀层均匀、完整，结合力实验也表明其结合强度优良。
此外，在表面活性剂研究基础之上，通过正交实验，得到优化后的化学复合镀Ni-P-PTFE的最佳工艺条件为:PTFE6g/L，温度88℃，pH5.2，搅拌频率1min/次。PTFE与Ni、P合金共沉积，降低了镀层的摩擦系数及磨损率，增强了镀层的减摩、自润滑性能。但Ni-P-PTFE复合镀层的硬度、孔隙率、耐蚀性能等均较Ni-P镀层差。
最后，将优化后的化学镀Ni-P与化学复合镀Ni-P-PTFE工艺结合，通过控制两次施镀的时间，可得厚度比不同的Ni-P/Ni-P-PTFE双镀层，由镀层性能测试可知，该双镀层较Ni-P-PTFE复合镀层，不仅硬度提高，孔隙率降低，结合强度良好，且耐磨性能及耐蚀性能均有相应提高。由此表明:化学镀Ni-P/Ni-P-PTFE双镀层结构可弥补因PTFE软质粒子加入而造成的Ni-P-PTFE复合镀层的性能缺陷。
同时，确定了总镀时120min，两次施镀的镀时分配为底层化学镀Ni-P，60min，面层化学复合镀Ni-P-PTFE，60min时，双镀层综合性能最好。
化学复合镀;络合剂;表面活性剂;镀层性能;工艺优化
武汉理工大学
硕士
化学工艺
朱焱
2012
中文
TQ153
76
2013-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）