碳钢化学镀镍工艺研究-开题报告.doc

本科生毕业论文（设计）开题报告题目名称碳钢化学镀镍工艺研究学生姓名专业机教学号指导教师姓名所学专业材料加工职称完成期限一、一、选题的目的意义化学镀镍技术是采用金属盐和还原剂,在材料表面上发生自催化反应获得镀层的方法。化学镀与电镀相比具有许多优点：以往煤矿综采支架上用的立柱、千斤顶、油缸的防腐均采用镀铬及镀锌,由于受几何形状的影响,只能对活塞杆、活塞、导向套等简单部件进行电镀,稍微复杂一点的内孔、沟槽就很难采用电镀的方法来解决防腐问题,且镀液废水对环境污染严重。化学镀镍在以往煤矿综采支架油缸上还未使用过,也不敢轻易变更防腐工艺。通过实际考察和检验,该方法完全可行,只要对产品镀层的质量严格控制,完全能保证产品的使用性能。由于化学镀镍层具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能，该项技术已经得到广泛应用，目前几乎难以找到一个工业不采用化学镀镍技术。二、国内外研究综述80年代，欧美等工业化国家在化学镀技术的研究，开发和应用得到了飞跃发展，平均每年有1520%表面处理技术转为使用化学镀技术，使金属表面得到更大的发展，并促使化学镀技术进入成熟时期。为了满足复杂的工艺要求，解决更尖端的技术难题，化学镀技术不断发展，引入多种合金镀层的化学复合技术，即三元化学镀或多元化学镀技术，得到了一些成果。化学镀技术由于工艺本身的特点和优异性能，用途相当广泛。中国在80年代才开始在化学镀方面进行探讨，国家在1992年分布了国家标准（GB/T1391392），称之为自催化镍磷镀层。中国已将化学镀技术广泛用在汽车工业、石油化工行业、机械电子、纺织、印刷、食品机械、航空航太、军事工业等各种行业，由于电子电脑、通讯等高科技产品的应用和迅速发展，为化学镀提供了广阔的市场。2000年以后，一方面由于国家注重环保，另一方面中国的工业发展了对金属表面处理要求提高了，加快了化学镀这一技术的发展，国家的高新技术目录也新增了化学镀。化学镀虽然在中国的起步比较晚，但近年发展相当快，有些性能的技术指标完全可以与欧美的化学镀比美，加上价格低、适应中国企业的工艺流程，发展前景备受注目。三、主要研究内容1、在原理上弄清化学镀与电镀的相同点和不同点，以及其应用上的不同；2、了解碳钢零件的化学镀镍原理及过程，国内外研究及应用状况；3、对碳钢样品进行化学镀镍试验，通过控制工艺过程参数获得合格镀镍层；4、要求经过化学镀镍的碳钢样品表面平整、光滑、美观、耐磨和耐腐蚀。四、毕业论文（设计）的研究方法和技术路线1、化学镀镍溶液的成分分析为了保证化学镀镍的质量，必须始终保持镀浴的化学成分、工艺技术参数在最佳范围（状态）。（1）、Ni2+浓度镀液中镍离子浓度常规测定方法是用EDTA络合滴定,紫脲酸胺为指示剂。试剂1）浓氨水（密度：0.91g/mL）。2）紫脲酸胺指示剂（紫脲酸胺：氯化钠=1：100）。3）EDTA容液0.05mol，按常规标定。分析方法：用移液管取出10mL冷却后的化学镀镍液于250mL的锥形瓶中，并加入100mL蒸馏水、15mL浓氨水、约0.2g指示剂，用标定后的EDTA溶液滴定，当溶液颜色由浅棕色变至紫色即为终点。镍含量的计算：CNi2+=5.87MV(g/L)式中M标准EDTA溶液的摩尔浓度；V耗用标准EDTA溶液的毫升数。（2）、还原剂浓度次亚磷酸钠NaH2PO2H2O浓度的测定其原理是在酸性条件下，用过量的碘氧化次磷酸钠，然后用硫代硫酸钠溶液反滴定自剩余的碘，淀粉为指示剂。试剂1）盐酸1：1；2）碘标准溶液0.1mol按常规标定；3）淀粉指示剂1%；4）硫代硫酸钠0.1mol按常规标定。分析方法：用移液管量取冷却后的镀液5mL于带盖的250mL锥形瓶中；加入盐酸25mL碘标准溶液于此锥形瓶中，加盖，置于暗处0.5h(温度不得低于25)；打开瓶盖，加入1mL淀粉指示剂，并用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消失为终点。计算：CNaH2PO2H2O=10.6(2M1V1M2V2)(g/L)式中M1标准碘溶液的摩尔浓度；V1标准碘溶液毫升数；M2标准硫代硫酸钠溶液的摩尔浓度；V2耗用标准硫代硫酸钠溶液毫升数。（3）、NaHPO35H2O的浓度化学镀镍浴还原剂反应产物中影响最大的是次亚磷酸钠的反应产物亚磷酸钠。其他种类的还原剂的反应产物的影响较小甚至几乎无影响，如DMAB。其测定原理是在碱性条件下，用过量的碘氧化亚磷酸钠，但次亚磷酸钠不参加反应；然而，用硫代硫酸钠反滴定剩余的碘，淀粉为指示剂。试剂1）碳酸氢钠溶液5%。2）醋酸98%。3）其余试剂同前。分析方法：用移液管量取冷却后的镀液5ml于250mL的锥形瓶中（可视Na2HPO3含量多少决定吸取镀液体积），加入蒸镏水40mL。加入碳酸氢钠溶液50mL，使用移液管量取40mL标准碘溶液于锥形瓶中，加盖，放置暗处1h。开启瓶盖，滴加醋酸至PH4，摇匀，用硫代硫酸钠滴定至溶液呈淡黄色，加入淀粉试剂1mL，继续滴定至蓝色消失1min即为终点。计算：CNaHPO3=12.6(2M1V1M2V2)(g/L)式中M1标准碘溶液的摩尔浓度；V1标准碘溶液毫升数；M2标准硫代硫酸钠溶液的摩尔浓度；V2耗用标准硫代硫酸钠溶液毫升数。2、化学镀镍浴稳定性的测定取试验化学镀镍液50mL，盛于100mL的试管中，浸入已经恒温至601的水浴中，注意使试管内溶液面低于恒温水浴液面约2cm。半小时后，在搅拌下，使用移液管量取浓度为10010-6的氯化钯溶液1mL于试管内。记录自注入氯化钯溶液至试管内，化学镀浴开始出现混浊（沉淀）所经历的时间，以秒表示。这是一种测定化学镀镍浴稳定性的加速试验方法，可作为鉴别不同化学镀镍浴稳定性时的参考；亦可用于化学镀镍浴在使用过程中稳定性的监控，如果上述试验出现混浊时间明显加快，说明化学镀镍浴处于不稳定状态。3、化学镀镍的主要技术指标（1）、镀层厚度10-60m（2）、硬度HV550-1100（相当于HRC5572）（3）、结合强度大于15kg/mm2（4）、耐腐蚀性能大大优于不锈钢。4、需要完成的工作（1）、熟悉化学镀镍工艺的现状及发展趋势；（2）、知道化学镀镍的定义以及在原理上弄清化学镀和电镀的异同；（3）、预习正交试验的试验过程，为下一步的试验打基础；（4）、对碳钢样品进行化学镀镍试验，通过控制工艺过程参数获得合格镀镍层；（5）、优化改进试验，从而获得最佳的试验成品；（6）、总结五、主要参考文献与资料1庄楚强，吴亚森应用数理统计基础广州：华南理工大学出版社，19922汤荣生数理统计学教程苏州大学学报(自然科学)，2002(4)：45483沈明山，成同福，王锦川化学镀镍行业近年的发展状况北京：科学出版社，20044魏银库，陈建国，狄国伟影响化学镀镍稳定性的因素2004(1)：51585吴群英，林亮应用数理统计天津：天津大学出版社，2004(3)6赵柏树，肖运虹等化学镀镍磷合金层的质量检验北京：人民邮电出版社，20057