【正文】 材料和資源等方面具有重大意義。石化行業(yè)由于其連續(xù)化生產(chǎn)以及其加工介質(zhì)易燃易爆的特點(diǎn)，所以腐蝕損失不僅僅限于損壞設(shè)備的維修和更新等直接損失，其間接損失也十分巨大，其間接損失主要有：突然停車損失、物料損失、產(chǎn)品損失、安全隱患、過剩設(shè)計等 [17,18,19]。據(jù)統(tǒng)計，各種機(jī)電產(chǎn)品的過早失效破壞中約有 70%是由腐蝕和磨損造成的，大部分機(jī)械設(shè)備的零部件和各種構(gòu)件、管道的腐蝕失效往往源于金屬表面的腐蝕。以石化企業(yè)為例，其設(shè)備的損壞大多數(shù)是由于腐蝕破壞造成的。而在我國每年因金屬腐蝕所報廢的材料和設(shè)備相當(dāng)于當(dāng)年金屬產(chǎn)量的 1/3 左右。腐蝕和磨損普遍存在于國民經(jīng)濟(jì)各部門以及人們的日常生活之中，它們所帶來的損失和危害是驚人的。當(dāng)熱處理溫度較高時，由于溫度的升高使原子擴(kuò)散能力增強(qiáng)，原子克服亞穩(wěn)態(tài)與穩(wěn)定態(tài)之間的勢壘進(jìn)行重新排列，由無規(guī)則排列，變?yōu)樵谌S空間沿著每個點(diǎn)陣直線方向，原子有規(guī)則地重復(fù)出現(xiàn)，表現(xiàn)出晶體結(jié)構(gòu)的周期性，即發(fā)生了合金層從非晶態(tài)→混晶態(tài)→晶態(tài)的結(jié)晶或晶化轉(zhuǎn)變 [15]。而混晶態(tài)是介于非晶態(tài)與晶態(tài)之間。 化學(xué)沉積層晶化轉(zhuǎn)變機(jī)理通常情況下，化學(xué)沉積中得到的 NiP 基多元合金層，具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，所謂的“非晶態(tài)”，是相對晶態(tài)而言的，是物質(zhì)的另一種結(jié)構(gòu)狀態(tài)。另一方面，發(fā)展功能多樣化和與其他先進(jìn)的輔助技術(shù)相互融合，包括印刷電路板的計算機(jī)的輔助設(shè)計、激光、紫外線、紅外線、超聲波山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）11的誘導(dǎo)化學(xué)鍍、納米顆粒的摻雜和特殊性能的 LCR 元件的制造等先進(jìn)技術(shù)。 化學(xué)鍍的發(fā)展趨勢化學(xué)鍍層作為功能性鍍層，未來將向兩個方向發(fā)展 [1]。 4. 化學(xué)浸鍍銅：以高強(qiáng)塑料鍍銅，代替金屬銅材，可取得銅一樣的表面性能和 效果，比鑄造、鍛壓的工藝難度小，且減少了設(shè)備投資，節(jié)約了大量銅材。采用化學(xué)鍍既簡單又方便，能滿足市場的需要。 1. 尼龍表面鍍銀、鍍銅、鍍鎳：如尼龍表面化學(xué)鍍鎳、銀、銅用來代替金屬或裝飾；采用化學(xué)鍍的新工藝將純銀鍍敷在特殊的尼龍基布上，使尼龍布具有良好的防電磁輻射性能。所有這些塑料都比金屬輕，而且更耐腐蝕，其中包括聚碳酸脂、聚芳基酮醚、聚醚酰亞胺樹脂等。在許多場合下，許多工程塑料已考慮作為金屬的代用品。鈹青銅在通訊行業(yè)應(yīng)用廣泛，為進(jìn)一步提高鈹青銅彈性的導(dǎo)電性，可在鈹青銅上鍍銀。 3. 化學(xué)鍍銀主要用于電子部件的焊接點(diǎn)、印制線路板，以提高制品的耐蝕性和導(dǎo)電性能。 4) 鎳硼 鎢三元合金，鍍層硬度 HV800，電子模具，觸點(diǎn)材料等。2. 化學(xué)鍍鎳合金 山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）101) 鎳磷二元合金鍍層：硬度 HV550－600，導(dǎo)電性好，焊接性好，耐蝕，用于引線框架，模具，按鈕等；2) 高磷鎳合金鍍層，無磁性，大量用于電子儀器，半導(dǎo)體電子設(shè)備防電磁干擾的屏蔽層等。如發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組凝汽器黃銅管內(nèi)表層化學(xué)鍍鎳可大大地提高抗腐蝕性，延長凝汽管使用壽命；鋁合金鍍鎳，可提高鋁合金硬度及防護(hù)性能。 1. 化學(xué)鍍鎳由于化學(xué)鍍鎳層具有優(yōu)良的均勻性、硬度、耐磨和耐蝕等綜合物理化學(xué)性能，該項(xiàng)技術(shù)在國外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。特別對內(nèi)部鍍層和鍍復(fù)雜形狀的零件，以及硬鉻層需要鍍后機(jī)械加工的情況。比較軟的、不耐磨的基底可以用化學(xué)鍍鎳賦予堅硬耐磨的表面。在廣東應(yīng)用化學(xué)鍍的企業(yè)占全國三分之一以上，其中一些上規(guī)模的企業(yè)，具有技術(shù)抗衡，同時價格具有相當(dāng)?shù)木範(fàn)幜??；瘜W(xué)鍍雖然在中國的起步比較晚，但近年發(fā)展相當(dāng)快，有些性能的技術(shù)指標(biāo)完全可以與歐美的化學(xué)鍍比美，加上價格低、適應(yīng)中國企業(yè)的工藝流程，發(fā)展前景備受注目。中國已將化學(xué)鍍技術(shù)廣泛用在汽車工業(yè)、石油化工行業(yè)、機(jī)械電子、紡織、印刷、食品機(jī)械、航空航太、軍事工業(yè)等各種行業(yè)，由于電子電腦、通訊等高科技產(chǎn)品的應(yīng)用和迅速發(fā)展，為化學(xué)鍍提供了廣闊的市場。 化學(xué)鍍技術(shù)由于工藝本身的特點(diǎn)和優(yōu)異性能，用途相當(dāng)廣泛。 在 NiP 鍍層中引入銅，使 NiCuP 鍍層有較好的耐蝕性能。 例如在 NiP 鍍層中，引入 SiC 或 PTFE 的復(fù)合鍍層比單一的 NiP 鍍層有更山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）9佳的耐磨性及自潤滑性能。 化學(xué)鍍技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展20 世紀(jì) 80 年代，歐美等工業(yè)化國家在化學(xué)鍍技術(shù)的研究，開發(fā)和應(yīng)用得到了飛躍發(fā)展，平均每年有 15％～20％表面處理技術(shù)轉(zhuǎn)為使用化學(xué)鍍技術(shù)，使金屬表面得到更大的發(fā)展，并促使化學(xué)鍍技術(shù)進(jìn)入成熟時期。研究人員在常規(guī)的化學(xué)鍍鎳溶液中加入 MoS2 顆粒，使用空氣攪拌得到復(fù)合鍍層，并研究了 MoS2 含量和攪拌對硬度、沉積速率等的影響和熱處理對硬度和耐磨性的影響。鍍層中 B4C含量增加使鍍層硬度和耐磨性增加，但導(dǎo)致與基體的結(jié)合力下降。NiP/B4C 復(fù)合化學(xué)鍍層具有硬度高和耐磨性能好的特點(diǎn)。在磨損試驗(yàn)中，它的失重是鎳磷合金的 1/4～1/5,經(jīng)過熱處理后，其失重更小。特別適用于既要做相對運(yùn)動又要密封好，既要潤滑又需耐高溫的零件 [7]。鎳磷化學(xué)鍍層具有較高的硬度和較好的基體結(jié)合性能，采用鎳磷化學(xué)復(fù)合鍍，可以得到綜合性能良好的復(fù)合鍍層。在王水、硫酸、氫氧化鈉等溶液中有極好的抗腐蝕性能。關(guān)于以聚四氟乙烯（PTFE）作為添加劑的化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)，近年來已引起人們的關(guān)注。采用金剛石、碳化鎢能顯著提高耐磨性。因此山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）8復(fù)合化學(xué)鍍首先應(yīng)解決的問題是鍍液的穩(wěn)定性，其次是依據(jù)使用目的的具體要求來選擇微粒的種類、尺寸、用量，在操作時要保證粒子與鍍層之間的結(jié)合力，并控制粒子在鍍層中的沉積量。復(fù)合化學(xué)鍍鎳是在化學(xué)鍍鎳的溶液中加入不溶性微粒，使之與鎳磷合金共沉積從而獲得各種不同物理化學(xué)性質(zhì)鍍層的一種工藝。利用化學(xué)鍍鎳方法，可制備出一系列性能廣泛變化的復(fù)合鍍層。該鍍層是在化學(xué)鍍鎳磷合金鍍液中添加鎢酸鹽和一定工藝條件下獲得的 [5]。鎢的引入極大地改善了鍍層的性能。NiWP 合金鍍層在高溫高濕條件下穩(wěn)定性好，是一種很好的電觸點(diǎn)材料，可用來制作薄膜電阻，也可用作熱傳感器的測頭。同時用 TEM 和 X 射線衍射研究了化學(xué)鍍鎳鉬磷合金的結(jié)構(gòu)和硬度，合金硬度與熱處理溫度有關(guān)。當(dāng) Na2MoO4 含量為 ，可以得到含鉬 ％、磷 ％的晶態(tài)合金，其硬度為 HV600。鎳鉬磷三元合金具有優(yōu)良的耐蝕性和較高的硬度，其應(yīng)用領(lǐng)域比鎳磷合金更為廣泛。該研究獲得含鎳 70％－72％、銅 13％－15％、磷 15％的鍍層。NiCuP 合金是非磁性鍍層，即使經(jīng)過熱處理后仍然保持非磁性特性，因此可以作為硬盤的底鍍層。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步，對材料性能的要求也越來越高，化學(xué)鍍NiP 二元合金往往不能滿足現(xiàn)實(shí)的需要。經(jīng)過幾十年的努力, NiP 鍍層制備已成為一種比較成熟的技術(shù),解決了諸如鍍液再生、鍍液工藝穩(wěn)定性、鍍層組織結(jié)構(gòu)、鍍層各種性能測試、熱處理對鍍層的影響等多方面的問題。5. 被鍍材料廣泛：可在模具鋼、不銹鋼、銅、鋁、塑料、尼龍、玻璃、橡膠、木材等材料上化學(xué)鍍。3. 表面光潔、光亮：工件經(jīng)化學(xué)鍍鍍膜后，表面光潔度不受影響，無需再加工和拋光。NiP鍍層為非晶態(tài)合金鍍層，具有一系列優(yōu)異性能：1. 硬度高，耐磨性好：化學(xué)鍍鍍層經(jīng)熱處理后硬度達(dá) HV 1100，工模具鍍膜后一般壽命提高 3 倍以上。非晶態(tài)鍍層受熱時，要從非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變，同時性能將發(fā)生很大變化?；瘜W(xué)鍍NiP合金是目前發(fā)展最快、最成熟的表面處理方法之一。在歐洲，早期的化學(xué)鍍直接針對工程應(yīng)用的需要，特別是耐磨性的需要， 所以在德國主要使用鎳硼合金而不是鎳磷合金。20 世紀(jì) 80 年代高磷化學(xué)鍍鎳應(yīng)用增加，這是因?yàn)槠淠臀g性較好的緣故。美國化學(xué)鍍鎳最早起源于通用運(yùn)輸公司的 Kanigen(化學(xué)鍍鎳溶液的商業(yè)名稱)工藝的商品化。因此化學(xué)鍍鎳的應(yīng)用范圍和規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。20世紀(jì) 60 至 70 年代研究人員主要致力于改善鍍液的性能，而不是鍍層性能。1946 年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的布倫爾和里迪爾成功開發(fā)了可以工作的鍍液并進(jìn)行了科學(xué)研究，弄 清 楚 了 形 成 涂 層 的催 化 特 性 ， 發(fā) 現(xiàn) 了 沉 積 非 粉 末 狀 鎳 的 方 法 [3]， 使 化 學(xué) 鍍 鎳 技 術(shù) 工 業(yè) 應(yīng) 用 有 了可 能 性 。但目前很多廠家在化學(xué)鍍的要求上都明確表面要無鉻鍍層 [3]。某些金屬離子的穩(wěn)定劑還兼有光亮劑的作用，如鉻離子、鉈離子、銅離子。有人將電鍍鎳用的光亮劑如苯基二磺酸鈉用于酸性化學(xué)鍍浴中收到一定效果。8. 光亮劑其作用主要是增強(qiáng)化學(xué)鎳層的光亮度，提高裝飾效果。7. 表面活性劑與電鍍鎳一樣，在化學(xué)鍍鎳溶液中加入少許的表面活性劑，它有助于氣體的逸出、降低鍍層的孔隙率。實(shí)驗(yàn)表明，短鏈飽和脂肪酸的陰離子及至少一種無機(jī)陰離子，有取代氧促進(jìn)次磷酸根脫氫而加速沉積速度的作用。加速劑的作用機(jī)理被認(rèn)為是還原劑次磷酸根中氧原子可以被一種外來的酸根取代形成配位化合物，或者說加速劑的陰離子的催化作用是由于形成了雜多酸所致。穩(wěn)定劑主要有三類：硫脲等含硫化合物；重金屬離子如 Pb2+、Bi 2+、Cd 2+等；含氧酸鹽如鉬酸鹽等。緩沖劑的陰離子可沉積反應(yīng)過程中所生成的氫離子結(jié)合成為電離度很小的弱酸分子，故而能控制鍍液 pH 值的劇烈變化。4. 緩沖劑如乙酸、乙酸鈉、硼酸等。采用復(fù)合絡(luò)合劑能有效提高鍍液穩(wěn)定性、沉積速度，使鍍層光亮致密。絡(luò)合劑的加入既要考慮能絡(luò)合全部鎳離子，也要充分考慮鍍液的沉積速度，以保持絡(luò)合劑各組分的恰當(dāng)配比。用次亞磷酸鈉來還原鎳離子，其本身則分解出磷原子，并以 Ni3P 化合物形式存在于鍍層中。是白磷溶于 NaOH 中，加熱山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）5而得到的產(chǎn)物。用得最多的還原劑是次磷酸鈉，原因在于它的價格低、鍍液容易控制，而且合金鍍層性能良好。 2. 還原劑化學(xué)鍍鎳磷是一個自催化反應(yīng)過程，其中的還原劑是必不可少的成分。若濃度過高，導(dǎo)致一部分鎳離子游離在鍍液中，降低鍍液穩(wěn)定性，容易形成粗糙鍍層，甚至誘發(fā)鍍液分解。1. 鎳鹽常用于提供鎳離子的化學(xué)原料有硫酸鎳和氯化鎳兩種。 化學(xué)鍍鍍液組成及作用鍍液是由多種成分組成，各成分起著各自的作用，而且相互間只有適當(dāng)?shù)慕M合才能取得良好的效果，鍍液主要由主鹽和輔鹽組成：主鹽即鎳鹽和次亞磷酸鹽。因而用次亞磷酸鹽反應(yīng)形成的化學(xué)鍍鎳層實(shí)際上是含 3％～15％磷的鎳磷合金。速率取決于鍍液成分、PH 值和溫度以及其他因素。此外，形成的氫離子使鍍液變得更加酸性，同時還生成亞磷酸離子 H2PO 。眾多假說中，人們對氫原子態(tài)理論比較認(rèn)同。關(guān)于其氧化還原機(jī)理仍然有眾多假說并存，沒有定論。6. 適用面廣。4. 可以在非金屬上沉積，使某些金屬和非金屬表面具有釬焊的能力。2. 沉積層外觀良好，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐磨性能?；瘜W(xué)鍍過程的實(shí)質(zhì)是化學(xué)氧化還原反應(yīng)，有電子轉(zhuǎn)移、無外電源的化學(xué)沉積過程 [1]?；瘜W(xué)鍍（electroless plating）是通過溶液中適當(dāng)?shù)倪€原劑使金屬離子在金屬表面的自催化作用下還原進(jìn)行的金屬沉積過程。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識的提高，它逐漸被市場所淘汰。應(yīng)用金屬涂鍍層保護(hù)技術(shù)是一種較好的防腐蝕方法。普通的金屬材料在面臨特殊或惡劣的環(huán)境時就會暴露出自身的不足。 crystallization。 mixstructure。 when higher than 500℃, it increased dramatically.3. The deposition layer structure, degree of crystallization, stress, the grain size of Ni and Ni3P had great effect on the corrosion resistance of the alloy. When heat treatment teampreature between 400℃and 500℃, the grain size of Ni was smaller than that of Ni3P. This is a significant factor for its corrosion resistance.Key words：electroless plating。further heating until 500℃, Ni3P existed in the coating, its grain size was bigger than that of Ni。在400500℃ 之間鍍層的晶化過程中，所形成的Ni小Ni 3P大的尺寸特征是影響鍍層耐蝕性的重要因素。熱處理溫度高于500℃ ，則鍍層的耐蝕性顯著提高。3. 混晶結(jié)構(gòu)的鍍態(tài)鍍層耐蝕性最低，熱處理溫度低于300℃ 時，鍍層的耐蝕性有所提高。其研究結(jié)果包括以下幾個方面：1. 化學(xué)沉積中磷含量（%）的NiWP合金鍍層為混晶態(tài)結(jié)構(gòu)，經(jīng)熱處理后逐漸向穩(wěn)定的晶態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，形成含鎢的Ni固溶體晶體和Ni 3P組成的混合組織。通過對 NiWP 合金 鍍層進(jìn)行腐 蝕測試，研究了鍍層熱處理前后的耐蝕性能。化學(xué)沉積中磷含量 NiW P 合金晶化及耐蝕性研究作 者 姓 名 安 寧 專 業(yè) 材料成型及控制工程 061 指導(dǎo)教師姓名 劉 宏 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 教 授 目 錄摘 要 .................................