双层Ni-P镀层及Ni-P/PTFE复合镀层的制备及性能研究

本文论述了化学镀的发展历史与现状，并分别对酒石酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸、谷氨酸、甘氨酸进行了单因素实验，研究了其浓度变化对镀速的影响，获得了各络合剂浓度与镀速的对应关系。
　　 在此基础上，依据化学镀镍的相关理论，采用正交实验法设计了柠檬酸-谷氨酸、酒石酸-谷氨酸、苹果酸-谷氨酸、酒石酸-谷氨酸-丙酸等多络合剂的化学镀液配方，以镀速、自腐蚀电位为主要参考指标，兼顾孔隙率、磷含量，通过实验，确定了三种综合性能较好的配方，其组分、工艺及性能依次为：
　　 配方A：六水合硫酸镍：40g/L，一水合次亚磷酸钠：20g/L，酒石酸：15g/L，谷氨酸钠：31g/L，温度T=86℃，pH=6.5，镀速v=10μm/h，自腐蚀电位Ecorr=-550mV，孔隙率为：2/cm2，磷含量约为：3wt％；
　　 配方B：六水合硫酸镍：40g/L，一水合次亚磷酸钠：25g/L，柠檬酸三钠：18g/L，谷氨酸钠：20g/L，温度T=86℃，pH=5.5，镀速v=7μm/h，自腐蚀电位Ecorr=-430mV，孔隙率为：3/cm2，磷含量约为：9wt％；
　　 配方C：六水合硫酸镍：20g/L，一水合次亚磷酸钠：40g/L，酒石酸：20g/L，谷氨酸钠：28g/L，温度T=84℃，pH=5.8，镀速v=8μm/h，自腐蚀电位Ecorr=-293mV，孔隙率为：2/cm2，磷含量约为：11 wt％。
　　 以厚度比和电位差为因素，按照全正交的原则复配了不同的双层镀层，并采用腐蚀膏法检测其耐蚀性。结果表明，在外层采用低电位层电位为-550mV，内层为采用高电位层电位为-295mV，内外厚度比16μm∶8μm时，双层的耐蚀性最好，在第三个周期的腐蚀实验中，基体的腐蚀情况等级仍在8级以上，镀层的腐蚀等级则在4级以上。
　　 本文在Gugliemi两步吸附的共沉积机理和葛明德的化学镀复合共沉积模型的基础上，基于Byod的竞争吸附理论，建立了关于Ni-P/PTFE镀层的竞争型两步吸附共沉积模型。
　　 通过改变PTFE乳液与FC-4氟碳表面活性剂的比例与用量，本文进行了六组Ni-P/PTFE的共沉积实验，并用OCA-20接触角测试仪测定了Ni-P/PTFE镀层对去离子水的接触角，结果表明，当PTFE乳液浓度为12.96 ml/L，FC-4氟碳表面活性剂为1.5ml/L时，镀层与去离子水的接触角最大为：128°；对该工艺进行的结垢实验表明该镀层具有良好的阻垢性能。
　　 最后，利用本文中提出的竞争型两步吸附共沉积模型，对Ni-P/PTFE复合镀层中实验现象进行了解释，结果表明，在本文中提出的理论模型与实验结果有较好的一致性。