上海交通大学硕士学位论文化学镀镍—磷合金镀液周期性研究

上海交通大学硕士学位论文化学镀镍—磷合金镀液周期性研究

上海交通大学 硕士论文 化学镍磷合金镀液周期性研究 姓名：**** 学位等级：硕士 专业：材料学 指导老师：**斌 上海交通大学 硕士论文摘要 化学镍磷合金镀液周期性研究 摘要 化学镍磷合金是一种利用自催化还原反应的表面处理工艺，经过半个多世纪的研究和发展，已广泛应用于许多工业领域。化学镍磷合金电镀的核心是镀液的配制和维护，一般镀液可以多次循环使用，延长镀液寿命可以有效降低成本和排放，因此化学镍磷合金镀液的维护和周期性具有重要的意义。本研究发现，琥珀酸是一种良好的促进剂。在以乳酸为络合剂的体系中，使用琥珀酸可得到镀速可达21.5微米/小时的镀液配方。另外，研究发现，在较低温度下，醋酸也有很好的促进作用。以乳酸为络合剂的酸性化学镀镍。在磷合金镀液中，随着周期试验的进行，镀液的镀速降低，而镀层中的磷含量略有增加。不同的乳酸，络合效果不同，影响镀液的镀速和所得镀层。使用国产乳酸，镀速较高，所得镀层中的磷含量相对较高，但络合效果略差于进口乳酸。镀液的pH值对镀液和镀层也有很大的影响，pH值越高，镀速越大，镀层中的磷含量越低，镀液的稳定性越差。化学镍磷合金镀液在使用过程中，由于镀液各组分的消耗，必须对镀液进行补充维护。

通过对镀液的理论计算和实际测量发现，最合理的方法是按质量比1:1.2补充硫酸镍和次磷酸钠，这样可以保持镀液中镍离子和次磷酸根离子的含量大致不变。电镀过程中需加入一定量的乳酸，每循环可加入5ml/L。在化学镀镍磷合金循环试验中，由于镀液中亚磷酸盐的聚集，镀液使用一段时间后会产生白色浑浊物，经分析，该沉淀为亚磷酸镍沉淀。对化学镀镍磷工艺进行了理论计算，建立了数学模型，可以从理论上解释实验中出现的现象。本次实验全面研究了化学镀镍磷工艺，特别是镀液的循环性能，在国内首次对化学镀镍磷工艺进行动态数学建模分析，对生产实践有很好的指导意义。关键词 化学镀镍磷 镀液 循环 维护 浊度 上海交通大学硕士论文摘要 化学镀Ni-P镀液周转率研究 摘要 化学镀Ni-P镀液是一种自还原表面处理技术，需要进行电解液循环。 化学镀的关键是镀液的配方和维护的方法。 一般情况下，镀液循环几次，以减少生产量。 因此，补充镀液和研究化学镀液的周转率非常重要。 这是一种很好的加速方法。 我们获得了高镀速（21.5Ilm/hr）的镀液。络合效果随镀液pH值的升高而变化，非活性体系中磷含量随镀液MT0升高而增加，不同络合酸的镀液络合效果不同，天然活性酸镀液中含有外来乳酸，而天然乳酸的络合能力较差，很少发生。当镀液pH值升高时，镀层镀速会增加，镀层中P%会降低，镀液稳定性会变差。由于EN过程中成分损失，因此必须对镀液进行维护，通过理论计算与实际测定，发现使用NiSO4・6H20与・H20（重量比1：1.2）进行镀液更新是合理的，+和次磷酸盐常数。另外必须用5ml/1・MTO处理镀液。对于亚磷酸盐的积累，一些沉积物在浴中被认为是镍磷酸盐。作者用一个数学模型来全面解释在EN过程中发生的事情，特别是金属。最终是为了提高EN过程的多样性。上海交通大学学位论文原创性声明我郑重声明，所提交的学位论文是我在导师指导下独立研究工作的成果。

除文中引用的内容外，本论文不载任何其他个人或团体已公开发表或撰写的著作或成果。对本论文研究作出重要贡献的个人和团体已在文中明确标明。我充分了解并承担此声明的法律后果。 论文作者签名：高嘉吉 日期：2092年2月26日 上海交通大学 论文版权使用授权 本论文作者充分了解学校对论文留存及使用的规定，同意学校将论文复印件及电子版寄送给国家有关部门或机构，允许查阅、借阅。我授权上海交通大学将本论文内容全部或部分收录于有关数据库以供检索，并以影印、减印或扫描等方式保存、汇编本论文。 /保密性，此授权于2010年解密后适用。本论文不属于保密性质。 （请在上面的方框中打勾） 论文作者签名：南道西工秀 指导老师签名：鞠曼童 日期：2002年z月z日z月7日 日期：阴b勾d月”日 上海交通大学硕士学位论文文献综述 第一部分——文献综述——化学镍磷合金镀液阶段性研究的意义及进展 1引言 凡是具有固定形状的物体都有表面，制造任何产品时都必须对表面进行很好的处理。物体在表面进行美化和装饰，大量的损伤也在表面：腐蚀从表面开始，在表面发生摩擦磨损，腐蚀或表面损伤会显著加速疲劳n1。

工业机械设备的腐蚀与磨损是造成国民经济损失的一大问题，它不仅降低设备寿命、增加停机时间，还涉及维修费用和更换零件的费用。由于腐蚀和磨损发生在工件表面，因此只有通过表面处理才能减轻和消除它们，从水溶液中沉积金属表面镀层是一种有效的解决办法。1.1概述化学镀镍（EN）是利用自催化还原反应在基体表面沉积金属的表面处理工艺，是在不施加外部电流的情况下，通过控制化学还原方法在金属表面沉积金属的过程。最常用的化学镀镍是化学镍磷合金。由于镀液中含有次磷酸钠等还原剂，镍金属具有自催化能力，在基体表面被还原，获得镍磷合金层。化学镀镍磷合金的总反应式为：2+…PO； + 0-1H2O + 3H2O, PO, 2- + H + + PO + 2H2O, 1 ...

1.2化学镀镍简史1845年Wurtz首先注意到次磷酸盐的还原机理，1916年Roux获得美国第一个利用次磷酸盐进行化学镀镍的专利。但上述研究均未受到重视，直到1944年美国国家标准局的和发现，并于1946年、1947年发表研究报告，才真正奠定了化学镀镍的基础。他们观察到从含次磷酸钠的溶液中电镀镍时，阴极电流效率大于100％，这表明电镀过程中也发生了化学反应。此后，他们和许多其他研究者以次磷酸钠为还原剂，研制出了许多化学镀镍溶液。到1950年，化学镀镍工艺开始应用于工业生产。 20世纪60年代以前，由于化学镀镍技术刚起步，只有中磷配方，镀液不稳定，只能稳定几个小时。因此，为避免镀液分解，只能采用间接加热的方式，在溶液配置、镀液管理、施镀操作等方面都要十分小心，制定了许多操作规程来限制这一点。此外，还存在沉积速度慢、镀液寿命（使用周期）短等缺点。为了降低成本，延长镀液使用周期，镀液不得不“再生”。再生的本质就是除去镀液中还原剂的亚磷酸盐反应产物。20世纪70年代以后，出现了各种络合剂、稳定剂等添加剂。经过大量的实验研究、筛选和复配，新研制的镀液全部采用“双络合、双稳定，甚至“双络合、双稳定、双促进”的配方。这不仅提高了镀液的稳定性，加快了电镀速度，更重要的是大大提高了镀液对亚磷酸盐的容忍度，可达600”-8009/LNa。

03.5H20，大大延长了镀液寿命，一般可达4～6个周期，甚至10～12个周期，镀速可达17～25|Im/hr。从产品质量和经济效益的角度考虑，镀液已不值得再生，直接作为废液处理。近来，为提高镀层质量，减少环境污染，用新型有机稳定剂代替重金属离子，从而显著提高镀层的耐蚀性。目前化学镀镍溶液已商品化，根据用户要求，有各种性能化学镀槽及补充浓缩液出售。在施镀过程中，只需补充消耗的主盐、还原剂、调节剂及适量添加剂即可，使用十分方便。据不完全统计，世界上成熟的化学镀配方至少有200种，出售镀液的公司也很多。但我国化学镀行业处于发展阶段，镀液主要由厂家配制和使用，但发展趋势是从专业厂家购买镀液。在操作设备方面，已出现许多自动化操作系统，即自动分析、自动补充镀液、自动调节pH值、自动控温、自动过滤、自动连续再生，以及防止镀液自发分解的阳极保护装置。Ram提出采用统计过程控制方法来管理化学镀镍的实施过程，这无疑在保证镀层质量、降低成本、实现生产自动化方面迈出了一步。2.上海交通大学硕士学位论文文献综述由于电子通讯等高科技产业的快速发展，为化学镀技术提供了巨大的市场。20世纪80年代是化学镀技术研究、开发和应用的快速发展时期，西方工业化国家化学镀镍的应用实现了每年15%的净增长率。预计化学镀技术仍将持续增长。