钛基复合材料多层化学镀层的制备工艺研究(附件)【字数：19852】
摘 要摘 要钛基复合材料弹性模量大、密度小、强度高，但其表面却容易划伤、咬死，耐磨性能差，耐蚀性也差。化学镀可以用来弥补钛基复合材料的这些缺陷，并将这些性能加以改善。本文拟用多层化学镀形成的镍铜复合镀层来改善钛基复合材料的缺陷，拟在钛基复合材料上制备出镍铜复合镀层。先在基体上化学镀镀镍，再在镍镀层上镀铜，最后成功制得多层化学镀镀层。由于镍上镀铜的研究不多，这也成为本次实验的一大难点。制备镍镀层时，研究基体不同粗糙度、化学镀时间对镍镀层的影响。分析得出2000#砂纸水磨，化学镀时间30min时，制备得到的施镀效果最好。在镍镀层上制备铜镀层时，通过不同活化方式活化，观察镀层的微观形貌，确定合适的活化方式，并研究铜镀液温度、活化时间对铜镀层的影响。分析得出铜镀液温度在40℃，活化时间20min时，制备得到的铜镀层效果最好。对镍镀层试样、镍铜复合镀层试样进行热处理，以期获得性能更好的镀层。镀镍试样热处理扩散的较为充分，各方面的性能都有提升。最终测试结论为， 热处理后的镀镍试样的硬度值最高；镍上镀铜试样摩擦系数最小最耐磨；热处理后的镀镍试样耐蚀性最好。关键词化学镀铜；化学镀镍；多层化学镀层
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 钛基复合材料的性能与应用 1
1.3钛及钛基复合材料的表面改性技术 1
1.3.1化学镀 1
1.3.2热喷涂 2
1.3.3激光表面处理技术 2
1.4多层化学镀镀层制备工艺研究 3
1.4.1化学镀的特点和应用 3
1.4.2 化学镀镍磷镀层的特点 3
1.4.3化学镀镍磷沉积原理 4
1.4.4化学复合镀技术的特点及应用 5
1.4.5 化学镀铜镀层的特点及应用 7
1.4.6 化学镀铜镀层的原理 8
1.5 多层化学镀的特点及原理 9
1.6钛基复合材料多层化学镀镀层的工艺难点 10
1.6.1 钛基材料极易氧化 10
1.6.2 多层化学镀的难点 10
1.7 本课题的意义与研究内容 10
1.7.1 目的和意义 10
1.7.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
研究内容 11
第二章 实验方法 12
2.1 仪器与试剂 12
2.1.1 实验药品 12
2.1.2实验仪器 13
2.2 实验内容 13
2.2.1 钛基复合材料基体预处理 13
2.2.2 钛基复合材料基体活化 14
2.2.3 镍以及NiPAl2O3镀层制备 15
2.2.4 镍镀层表面镀铜的预处理 16
2.2.5镍镀层表面镀铜的活化 17
2.2.6铜镀层制备 18
2.2.6多层化学镀工艺参数试验 19
2.2.7 扩散热处理 20
第三章 实验结果与讨论 21
3.1 钛基复合材料预处理工艺研究 21
3.1.1 化学镀预处理 21
3.1.2 活化 21
3.2 不同粗糙度对Ni镀层的影响 21
3.3 化学镀时间对NiPAl2O3复合镀层的影响 23
3.4 不同的预处理方式对铜镀层的影响 24
3.5 化学镀温度对铜镀层的影响 24
3.6 镍镀层表面不同的活化时间对铜镀层的影响 26
3.7 不同镀层断面分析 26
第四章 镀层性能的测试与分析 30
4.1 镀层的硬度测试与分析 30
4.2 镀层的耐磨性测试与分析 30
4.3 镀层的耐蚀性测试与分析 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
绪论
1.1引言
从1964年， Abner Brenner和Grace Ridde发明了用了镍盐被次磷酸盐还原自催化沉积镍的化学镀镍方法后[1]，国内外的科研人员对化学镀进行了深入的研究与探索。化学镀通过氧化还原反应在经过活化表面的试样上，以此来获得表面镀层。化学镀最先始于化学镀镍，而后通过国内外科研人员的探索研究，镀层具有优良的功能性能，使其在世界范围内得到了迅速的发展和广泛的应用[2]。而多层化学镀层，在钛基复合材料上沉积上几层金属层，这几种金属层可以不同程度的给予钛基复合材料表面强度、硬度、耐磨性、耐蚀性等性能的提高，几种镀层相互之间的作用或能极大提高钛基复合材料的综合性能。
1.2 钛基复合材料的性能与应用
钛基复合材料是一种重要的金属基复合材料，它模量大、密度小、且耐高温。目前，钛基复合材料的工业应用还有一定的困难。一方面是由于钛基复合材料价格昂贵。另一方面还没有比较成熟的、可行的钛基复合材料制造工艺。尽管如此，国内外还是开展和研制了许多新型钛基复合材料。钛基复合材料虽然有着不同寻常的诸多特性，但并非所有特性都是优点，如钛基复合材料的硬度低，这样的硬度不能应用于实际生产，表面容易受损。化学镀是能弥补这种缺陷的办法之一，将钛基复合材料表面进行化学镀以此来形成各种金属镀层。
1.3钛及钛基复合材料的表面改性技术
1.3.1化学镀
自1964年Brenner和Riddel发明化学镀镍以来[1]，国内外众多的研究人员对化学镀进行了深入且广泛的研究探索。由于化学镀工艺简单、镀层均匀致密，而且美观。所以社会需求量不断增加，使得化学镀在工业中获得广泛的应。化学镀镍是最先的化学镀，通过几代人的探索与努力，现在已经发展到镀锡、镀铜、镀金银等许多其它金属以及多元合金，值得一提的是化学镀在电子器件及微电子行业上发展尤其高速。化学镀NiP镀层性能优异，且工艺简单，使许多的科研人员，各大公司的研究员对化学镀镀层进行探索研究，这才使得新型的化学镀NiP化学镀镀层和与之相关的复合镀层得以不断开发出来。通过查找资料文献，发现国内外在钛基复合材料上进行化学镀镍，将这种表面改性技术应用到其上改善其性能的研究并不多。Sharma在钛基复合材料上镀镍 [2]，对其研究并作出报道，他做出的化学镀层性能优良。余存烨[3]和张轲[4]等报导了钛基复合材料在化学镀前的活化工艺，他们的活化工艺在前人的基础上使镀层与基体的结合力略有提高。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 钛基复合材料的性能与应用 1
1.3钛及钛基复合材料的表面改性技术 1
1.3.1化学镀 1
1.3.2热喷涂 2
1.3.3激光表面处理技术 2
1.4多层化学镀镀层制备工艺研究 3
1.4.1化学镀的特点和应用 3
1.4.2 化学镀镍磷镀层的特点 3
1.4.3化学镀镍磷沉积原理 4
1.4.4化学复合镀技术的特点及应用 5
1.4.5 化学镀铜镀层的特点及应用 7
1.4.6 化学镀铜镀层的原理 8
1.5 多层化学镀的特点及原理 9
1.6钛基复合材料多层化学镀镀层的工艺难点 10
1.6.1 钛基材料极易氧化 10
1.6.2 多层化学镀的难点 10
1.7 本课题的意义与研究内容 10
1.7.1 目的和意义 10
1.7.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
研究内容 11
第二章 实验方法 12
2.1 仪器与试剂 12
2.1.1 实验药品 12
2.1.2实验仪器 13
2.2 实验内容 13
2.2.1 钛基复合材料基体预处理 13
2.2.2 钛基复合材料基体活化 14
2.2.3 镍以及NiPAl2O3镀层制备 15
2.2.4 镍镀层表面镀铜的预处理 16
2.2.5镍镀层表面镀铜的活化 17
2.2.6铜镀层制备 18
2.2.6多层化学镀工艺参数试验 19
2.2.7 扩散热处理 20
第三章 实验结果与讨论 21
3.1 钛基复合材料预处理工艺研究 21
3.1.1 化学镀预处理 21
3.1.2 活化 21
3.2 不同粗糙度对Ni镀层的影响 21
3.3 化学镀时间对NiPAl2O3复合镀层的影响 23
3.4 不同的预处理方式对铜镀层的影响 24
3.5 化学镀温度对铜镀层的影响 24
3.6 镍镀层表面不同的活化时间对铜镀层的影响 26
3.7 不同镀层断面分析 26
第四章 镀层性能的测试与分析 30
4.1 镀层的硬度测试与分析 30
4.2 镀层的耐磨性测试与分析 30
4.3 镀层的耐蚀性测试与分析 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
绪论
1.1引言
从1964年， Abner Brenner和Grace Ridde发明了用了镍盐被次磷酸盐还原自催化沉积镍的化学镀镍方法后[1]，国内外的科研人员对化学镀进行了深入的研究与探索。化学镀通过氧化还原反应在经过活化表面的试样上，以此来获得表面镀层。化学镀最先始于化学镀镍，而后通过国内外科研人员的探索研究，镀层具有优良的功能性能，使其在世界范围内得到了迅速的发展和广泛的应用[2]。而多层化学镀层，在钛基复合材料上沉积上几层金属层，这几种金属层可以不同程度的给予钛基复合材料表面强度、硬度、耐磨性、耐蚀性等性能的提高，几种镀层相互之间的作用或能极大提高钛基复合材料的综合性能。
1.2 钛基复合材料的性能与应用
钛基复合材料是一种重要的金属基复合材料，它模量大、密度小、且耐高温。目前，钛基复合材料的工业应用还有一定的困难。一方面是由于钛基复合材料价格昂贵。另一方面还没有比较成熟的、可行的钛基复合材料制造工艺。尽管如此，国内外还是开展和研制了许多新型钛基复合材料。钛基复合材料虽然有着不同寻常的诸多特性，但并非所有特性都是优点，如钛基复合材料的硬度低，这样的硬度不能应用于实际生产，表面容易受损。化学镀是能弥补这种缺陷的办法之一，将钛基复合材料表面进行化学镀以此来形成各种金属镀层。
1.3钛及钛基复合材料的表面改性技术
1.3.1化学镀
自1964年Brenner和Riddel发明化学镀镍以来[1]，国内外众多的研究人员对化学镀进行了深入且广泛的研究探索。由于化学镀工艺简单、镀层均匀致密，而且美观。所以社会需求量不断增加，使得化学镀在工业中获得广泛的应。化学镀镍是最先的化学镀，通过几代人的探索与努力，现在已经发展到镀锡、镀铜、镀金银等许多其它金属以及多元合金，值得一提的是化学镀在电子器件及微电子行业上发展尤其高速。化学镀NiP镀层性能优异，且工艺简单，使许多的科研人员，各大公司的研究员对化学镀镀层进行探索研究，这才使得新型的化学镀NiP化学镀镀层和与之相关的复合镀层得以不断开发出来。通过查找资料文献，发现国内外在钛基复合材料上进行化学镀镍，将这种表面改性技术应用到其上改善其性能的研究并不多。Sharma在钛基复合材料上镀镍 [2]，对其研究并作出报道，他做出的化学镀层性能优良。余存烨[3]和张轲[4]等报导了钛基复合材料在化学镀前的活化工艺，他们的活化工艺在前人的基础上使镀层与基体的结合力略有提高。
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