毕业设计（论文）PPT答辩-碳钢化学镀镍工艺研究.ppt

河南科技学院2009届本科毕业论文,论文题目：碳钢化学镀镍工艺研究,学生姓名：安阳春所学专业：机电技术教育导师姓名：刘贯军完成时间：2009年5月24号,一、本文的主要内容,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、对碳钢试样进行化学镀镍试验，获得正交试验所需数据；4、对数据行进行优化分析，获得最优镀液配方，计算出理论上最优镀速；5、按照优化后的镀液配方进行验证试验（比较实际最优镀速与理论最优镀速）。,二、化学镀与电镀的异同,化学镀镍：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；电镀：利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。,三、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。中国在1992年颁布了国家标准（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。,四、化学镀镍的基本原理,（1）镀液在加热时，通过次亚磷酸盐在水溶液中脱氢，而形成亚磷酸根，同时放出初生态原子氢，即：H2PO2-+H2OHPO32-+H+2H（2）初生态的原子氢吸附催化金属表面而使之活化，使镀液中的镍阳离子还原，在催化金属表面上沉积金属镍，即：Ni2+2HNi0+2H+（3）随着次亚磷酸根的分解，还原成磷，即：H2PO2-+HP+H2O+OH-（4）镍原子和磷原子共同沉积而形成NiP固溶体。由此得出，其基本原理是通过镍液中的离子还原，同时伴随着次亚磷酸盐的分解而产生磷原子进入镀层，形成过饱和的NiP固溶体。,五、试验材料和方法,1、试验材料主要试剂有：硫酸镍、次亚磷酸钠、硫酸镉、十二烷基磺酸钠、苹果酸、丁二酸、复合稳定剂及复合络合剂。施镀基体材料:碳钢试样仪器：天平（精度为0.01g）；pH计；电热恒温水浴锅；电子数显千分尺（精度为0.001mm）；,2、工艺流程本文采用的工艺流程为:机械除油除锈水洗化学除油水洗酸洗（除锈）水洗酸性化学镀镍水洗烘干。3、化学镀镍溶液配方硫酸镍33g/L、次亚磷酸钠30g/L、复合稳定剂20g/L、复合络合剂47g/L、硫酸镉0.00050.002g/L、苹果酸515g/L、十二烷基磺酸钠0.0250.075g/L、丁二酸515g/L,在已确定化学镀镍主配方的基础上，为了进一步提高化学镀液的稳定性，改善镀层性能以及提高镀速，将十二烷基磺酸钠、苹果酸、丁二酸、硫酸镉作为正交试验的四个因素进行4因素3水平正交试验,即L9（34）,各因素和水平设计见下页表。正交试验主要评价依据为碳钢在镀镍过程中的反应速度来进行具体评价.,六、正交试验结果与分析通过试验，获得了正交试验所需要的碳钢试样镀层厚度数据，从而可以算出镀速。下面我们来共同分析一下试验的结果。,表中须计算的数值详细计算过程如下：已知每组试验反应两小时，即t=2h则由v=(S2-S1)/2t得，v1=7，v2=13.25，v3=9.75，v4=18.25，v5=13.75，v6=11.25，v7=13.25，v8=17.5，v9=15.75；在第1列中,A1=v1+v2+v3=30；A2=v4+v5+v6=43.25；A3=v7+v8+v9=46；A1指“1”水平在第1列中总镀速，A2“2”水平在第2列中总镀速，A3指“3”水平在第3列中总镀速。同理我们可以算出B，C，D在不同水平下的总镀速，如表中所示数据。,从正交试验结果可以看出：9个试验中，A2B1C2D3组合得到的镀速最高为18.25。是不是这个结果就是正交试验的最优结果呢？,其实正交试验总共有34=81组，我们只做了其中的9组，还有72次试验没有做，可能还会出现更好的方案。我们还需要进一步分析得出最优的方案。,下面通过效应分析法来分析正交试验的最优方案:,1）正交设计的数据结构由于本实验为四因素3水平，其数学模型为：Xijkl=+ai+bj+ck+d1+ijkl；按9个试验分别写出有：X1=+a1+b1+c1+d1+1；X2=+a1+b2+c2+d2+2；X3=+a1+b3+c3+d3+3；X4=+a2+b1+c2+d3+4；X5=+a2+b2+c3+d1+5；X6=+a2+b3+c1+d2+6；X7=+a3+b1+c3+d2+7；X8=+a3+b2+c1+d3+8；X9=+a3+b3+c2+d1+9；这里，a1、a2、a3表示因素A的效应，b1、b2、b3表示因素B的效应,c1、c2、c3表示因素C效应，d1、d2、d3表示D的效应。,2)正交试验中的效应计算采用小二乘法分析，可得出相应的效应值，其公式分别为：Ai=Ai均-x均；Bj=Bj均-x均；Ck=Ck均-x均；Dj=Dj均-x均；由上面公式可得：A的效应估计值为：A1=30/3-13.31=-3.31；A2=43.25/3-13.31=1.11；,A3=46.5/3-13.31=2.2；B的效应估计值为：B1=38.5/3-13.31=-0.48；B2=44.5/3-13.31=1.52；B3=36.75/3-13.31=-0.48；C的效应估计值为：C1=36.5/3-13.31=-1.43；C2=37.75/3-13.31=-0.72；C3=45.5/3-13.31=1.86；D的效应估计值为：D1=36.5/3-13.31=-1.43；D2=37.75/3-13.31=-0.72；D3=45.5/3-13.31=1.86；,从效应的大小可以确定影响大小的主次顺序为：C、A、D、B，选取最优方案以效应值大的好，所以应选C2A3D3B2。,3)最优方案下指标值的预估计通过效应计算分析法算出最优方案为：C2A3D3B2，C是最重要的因素，取C2；A是次重要因素，取A3；D是第三重要因素，取D3。对试验影响最小的是B因素，应略去B。这时模型变成Xijkl=+ai+ck+d1+ijkl；最优方案下的指标值的点估计为:优=+a3+c2+d3。由于=x均，a3=2.2，c2=2.44，d3=1.86则优=13.31+2.2+2.44+1.86=28.81，通过预估计得到最优方案镀速为28.81m/h。,4)验证试验由以上的计算可知，从尽量提高碳钢镀速这一工艺性能角度考虑，确定最终工艺配方为A3B2C2D3，为了验证预估计镀速是否正确，下面再重新进行优化配方后的试验。测得镀前碳钢试样厚度为6.654mm，施镀后厚度为6.764mm，则优化后的镀速由公式=(S2-S1)/2t=（6.764-6.654）/4=27.5m/h。则实际镀速（27.5m/h）,五、结论最优化学镀镍液配方