稳定剂对q235钢化学镀nip合金的影响effectofstabilizeronelectrolessnipalloyp
化学镀是一种比较新的工艺技术，到了20世纪70年代，化学镀的发展才开始越来越快。在研究开发以及生产应用中，化学镀技术得到不断完善，其中稳定剂对化学镀过程的作用至关重要。稳定剂通过在表面吸附而影响金属离子的还原过程，以实现稳定化学镀工艺的目的。本实验采用控制单一变量法，研究了各种因素对化学镀的影响，且都以镀速作为对比方法。实验研究内容分为两部分，第一是柠檬酸钠络合剂，第二是硫脲、碘酸钾以及硝酸铅对化学镀稳定作用的研究。研究得出的最佳方案是柠檬酸钠络合剂浓度为11g/l，采用硫脲稳定剂且浓度为1.0mg/l，其他配方有30g/l的硫酸镍、20g/l的乙酸钠、30g/l的次亚磷酸钠，此时镀速达到最大值15μm/h。然后又对最佳试样进行金相分析、硬度分析、孔隙率计算、SEM检测、EDS检测以及电化学分析。检测的结果表明，经过化学镀处理的工件表面致密光滑、硬度强、孔隙率小，P原子比例占14.61%，Ni原子比例占85.39%，以及阻抗高、自腐蚀电位高、稳定性好等特性。本文运用密度泛函理论（DFT）方法研究了硫脲与Ni离子作用稳定能，试图解释硫脲为何具有化学镀液稳定作用，但一般含量极低，否则影响镀速。研究结果表明，在镍离子溶液中，由于硫与氮原子具有孤对电子，可与镍空轨道作用，强烈吸附在镍与溶液的界面上，具有较大的干扰性，可占据H2PO2 离子的位置，使化学镀反应失活，因此，硫脲可起到稳定化学镀液的作用，但含量不能太高。关键词稳定剂； 化学镀； Q235钢； Ni-P镀层； 量子化学计算
目录
第一章 绪论 1
1.1化学镀 1
1.1.1化学镀的定义 1
1.1.2化学镀的特点 1
1.1.3化学镀的基本原理 1
1.1.4发生化学镀反应应具备哪些条件 2
1.1.5化学镀的常用材料及应用范围 2
1.2 NiP镀层 2
1.2.1化学镀NiP技术特点 2
1.2.2磷含量对镀层性质的影响 3
1.2.3热处理的影响 3
1.3稳定剂 3
1.3.1稳定剂的分类 4
1.3.2本课题要研究的稳定剂 5
1.4柠檬酸钠络合剂 6
1.4.1柠檬酸钠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的简介 7
1.4.2柠檬酸钠的用途 7
1.4.3柠檬酸钠的几种制备方法 7
1.5四硼酸钠加速剂 8
1.6电化学原理 8
1.6.1原电池原理 8
1.6.2电化学工作原理 8
1.7量子化学原理 9
1.8稳定剂作用原理 9
1.9课题研究的内容 9
1.10研究目的及意义 10
第二章 实验部分 12
2.1实验药品与试剂 12
2.2实验仪器 13
2.3实验方法 13
2.3.1粗样制取以及预处理 13
2.3.2柠檬酸钠络合剂的研究 14
2.3.3稳定剂对化学镀的影响 14
2.3.4金相观察拍照 14
2.3.5硬度测试 14
2.3.6孔隙率 15
2.3.7扫描电子显微镜检测 15
2.3.8电化学测交流阻抗和极化曲线 15
2.3.9量子化学分析 16
2.4实验中遇到的问题以及解决办法 16
第三章 结果分析 18
3.1柠檬酸钠络合剂对化学镀速的研究 18
3.2稳定剂对化学镀速的研究 18
3.2.1硫脲的处理数据与分析 18
3.2.2碘酸钾的处理数据与分析 19
3.2.3硝酸铅的数据处理与分析 20
3.3金相图的分析 21
3.4硬度分析 22
3.5孔隙率 22
3.6 EDS分析 23
3.7 SEM分析 24
3.8电化学分析 24
3.9量子化学分析 25
结论 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1化学镀
1.1.1化学镀的定义
化学镀也称为自催化镀，因为是发生在不加入外接电流的状态下，利用合适的还原剂，发生还原反应，将金属离子沉淀出来，并附着在工件表面。
1.1.2化学镀的特点
（1）耐腐蚀性强：经过化学镀处理的工件表面为非晶态的，获得的抗蚀性能经检验十分优良，比如放在硫酸或强碱里，展示出来的腐蚀速率实际比不锈钢还慢；
（2）耐磨性好：化学镀过程经过催化作用的镀件表面呈现非晶态，自身有着润滑性，也就是说摩擦系数小，很难粘住其他物件，因而耐磨性能很高，如果有条件加点润滑剂，则可以代替硬铬使用；
（3）光泽度高：化学镀的工件的外表光亮丝毫不逊色于不锈钢，而且镀完之后并不需要再进行表面打磨抛光，光洁度不受影响；
（4）表面硬度高：经过化学镀处理过的工件，硬度至少可以增强两倍，不同的材料达到的效果也不相同，例如在钢表面及铜表面可达到Hv570，如果在经过热处理工艺，硬度甚至提高到Hv1000，使用寿命也延长至3倍以上[1]；
（5）结合强度大：化学镀层与工件基层的结合度很强，在很高的压力下，也不会发生起皮脱落，大概可以承受350~400Mpa；
（6）仿型性好：在工件的一些尖角处，处理后的外形并不会变化，在能达到多种性能的基础上，还能保持工件原样，这得益于化学镀可以均匀地覆盖在工件表面，而且厚度很薄。
1.1.3化学镀的基本原理
化学镀是利用合适的还原剂，是溶液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面上还原析出成金属镀层的一种化学处理方法。化学镀的沉淀过程不是通过界面上固液两相间金属原子和离子的交换，而是液相离子M通过液相中的还原剂R在金属或其他材料表面上的还原沉积[2]。化学镀最重要的是选择应用好还原剂，人们经常使用的还原剂是次亚磷酸盐，从本质上讲，化学镀是一个无外加电场的电化学过程。
化学镀如果用电化学进行说明，则是金属离子M被还原的阴极反应和还原剂R被氧化的阳极反应。
????????????? 阴极反应：M+ne→M
????????????? 阳极反应：R→O+ne
式中，M为金属离子，R为还原剂，O为氧化剂。
目录
第一章 绪论 1
1.1化学镀 1
1.1.1化学镀的定义 1
1.1.2化学镀的特点 1
1.1.3化学镀的基本原理 1
1.1.4发生化学镀反应应具备哪些条件 2
1.1.5化学镀的常用材料及应用范围 2
1.2 NiP镀层 2
1.2.1化学镀NiP技术特点 2
1.2.2磷含量对镀层性质的影响 3
1.2.3热处理的影响 3
1.3稳定剂 3
1.3.1稳定剂的分类 4
1.3.2本课题要研究的稳定剂 5
1.4柠檬酸钠络合剂 6
1.4.1柠檬酸钠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的简介 7
1.4.2柠檬酸钠的用途 7
1.4.3柠檬酸钠的几种制备方法 7
1.5四硼酸钠加速剂 8
1.6电化学原理 8
1.6.1原电池原理 8
1.6.2电化学工作原理 8
1.7量子化学原理 9
1.8稳定剂作用原理 9
1.9课题研究的内容 9
1.10研究目的及意义 10
第二章 实验部分 12
2.1实验药品与试剂 12
2.2实验仪器 13
2.3实验方法 13
2.3.1粗样制取以及预处理 13
2.3.2柠檬酸钠络合剂的研究 14
2.3.3稳定剂对化学镀的影响 14
2.3.4金相观察拍照 14
2.3.5硬度测试 14
2.3.6孔隙率 15
2.3.7扫描电子显微镜检测 15
2.3.8电化学测交流阻抗和极化曲线 15
2.3.9量子化学分析 16
2.4实验中遇到的问题以及解决办法 16
第三章 结果分析 18
3.1柠檬酸钠络合剂对化学镀速的研究 18
3.2稳定剂对化学镀速的研究 18
3.2.1硫脲的处理数据与分析 18
3.2.2碘酸钾的处理数据与分析 19
3.2.3硝酸铅的数据处理与分析 20
3.3金相图的分析 21
3.4硬度分析 22
3.5孔隙率 22
3.6 EDS分析 23
3.7 SEM分析 24
3.8电化学分析 24
3.9量子化学分析 25
结论 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1化学镀
1.1.1化学镀的定义
化学镀也称为自催化镀，因为是发生在不加入外接电流的状态下，利用合适的还原剂，发生还原反应，将金属离子沉淀出来，并附着在工件表面。
1.1.2化学镀的特点
（1）耐腐蚀性强：经过化学镀处理的工件表面为非晶态的，获得的抗蚀性能经检验十分优良，比如放在硫酸或强碱里，展示出来的腐蚀速率实际比不锈钢还慢；
（2）耐磨性好：化学镀过程经过催化作用的镀件表面呈现非晶态，自身有着润滑性，也就是说摩擦系数小，很难粘住其他物件，因而耐磨性能很高，如果有条件加点润滑剂，则可以代替硬铬使用；
（3）光泽度高：化学镀的工件的外表光亮丝毫不逊色于不锈钢，而且镀完之后并不需要再进行表面打磨抛光，光洁度不受影响；
（4）表面硬度高：经过化学镀处理过的工件，硬度至少可以增强两倍，不同的材料达到的效果也不相同，例如在钢表面及铜表面可达到Hv570，如果在经过热处理工艺，硬度甚至提高到Hv1000，使用寿命也延长至3倍以上[1]；
（5）结合强度大：化学镀层与工件基层的结合度很强，在很高的压力下，也不会发生起皮脱落，大概可以承受350~400Mpa；
（6）仿型性好：在工件的一些尖角处，处理后的外形并不会变化，在能达到多种性能的基础上，还能保持工件原样，这得益于化学镀可以均匀地覆盖在工件表面，而且厚度很薄。
1.1.3化学镀的基本原理
化学镀是利用合适的还原剂，是溶液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面上还原析出成金属镀层的一种化学处理方法。化学镀的沉淀过程不是通过界面上固液两相间金属原子和离子的交换，而是液相离子M通过液相中的还原剂R在金属或其他材料表面上的还原沉积[2]。化学镀最重要的是选择应用好还原剂，人们经常使用的还原剂是次亚磷酸盐，从本质上讲，化学镀是一个无外加电场的电化学过程。
化学镀如果用电化学进行说明，则是金属离子M被还原的阴极反应和还原剂R被氧化的阳极反应。
????????????? 阴极反应：M+ne→M
????????????? 阳极反应：R→O+ne
式中，M为金属离子，R为还原剂，O为氧化剂。
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