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金属表面化学处理技术 1. 引言 表面工程的形成与产业的发展 表面技术的分类 2. 化学镀技术 3. 实验 化学镀实验 磷化 引言 表面工程： 表面工程的概念最初是由英格兰伯明翰大学教授汤·贝尔（Tom Bell）在20世纪80年代初提出的。它是将材料表面与基体一起作为一个系统进行设计，利用表面改性技术、薄膜技术和涂镀层技术，使材料表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程。 可以说，在材料表面上所发生的各种技术都是表面工程的一部分。 表面工程的形成与产业的发展 表面工程技术的分类 3.实验——化学镀 实验内容 溶液的配制：除油液、酸蚀液、镀镍液、镀金液 镀件的前处理：除油、除锈 化学镀镍磷合金 实验报告的内容 实验目的 实验原理 实验内容 仪器及试剂 实验步骤及操作 实验结果（观察到的现象）及讨论（实验注意事项） 思考题 3.实验——磷化 概述 磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。 3.实验——磷化 实验内容 常温锌系磷化液的配制 磷化工艺 磷化膜质量检验 要求了解 磷化原理 磷化分类 磷化用途 磷化工艺流程 磷化膜质量检验方法 化 学 镀 镍 磷 合 金 样 品 非晶态合金 * * 形成： 发展： 表面技术 表面改性技术 薄膜技术 涂镀层技术 表面改性 表面转化---磷化 表面改性技术：是指“表面覆盖”以外的，通过用机械、物理、化学 等方法，改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、 微观结构、缺陷状态或应力状态，来获得某种特殊性 能的表面处理技术。 溶胶-凝胶法制备薄膜 真空物理沉积 化学气相沉积 涂料涂层 电化学及化学沉积 热喷涂 电镀 电刷镀 化学镀 1.电镀 是应用电解的方法将一种金属覆盖到另一种金属表面的过程，需要在电解槽中进行。 镀锌工艺、镀硬铬工艺、合金镀 2. 电刷镀 是近年来发展起来的一种修复机械零部件的新技术。它的基本原理与电镀相同，只是不用镀槽，而是将电解液浸在包着阳极（称为镀笔）的棉花包套中。刷镀时，接通电源后，用浸满镀液（即电解液）的镀笔与工件（阴极）直接接触，在阳极与阴极的相对运动中，即可获得镀层。 电刷镀技术能以很小的代价，修复价值较高的机械的局部损坏部位，被誉为“机械的起死回生术”而得到广泛应用。 3.化学镀 电化学及化学沉积 化学镀: 是一个不外加电源，在金属表面的催化作用下经控制化学还原法进行的金属沉积过程。因不用外电源，故又称为无电镀。由于反应必须在具有自催化性的材料表面进行，且金属的沉积过程是纯化学反应，所以将这种金属沉积工艺称为“化学镀”。 化学镀原理及反应机理 化学镀工艺流程 化学镀镍磷合金 化学镀镍磷样品 化学镀金样品 2. 化学镀技术 阳极：Zn； 阴极：被镀的零件；电镀液：锌盐溶液 阴极：Zn2+ + 2e = Zn 阳极：Zn = Zn2+ + 2e 镀 锌 镀 硬 铬 ●原理：M n+ + R 表面催化 M + Rn+ ●条件：一个能够进行化学镀的溶液，必须包含以下的物质： ⑴　欲镀覆单质的来源----通常是金属的盐类　　　　　　　　 ⑵　把欲镀金属的离子还原成单质的还原剂：NaH2PO2·2H2O 　　⑶　为了维持化学镀液的稳定性而加入的一种或多种络合剂， 　　　　它们与欲镀覆金属的离子形成络合物、螯合物，同时还 　　　　可防止生成氢氧化物及亚磷酸盐沉淀。 　　⑷　包含有维持镀液pH值恒定的缓冲剂和提高镀液稳定性、 　　　　增加镀液寿命的稳定剂。 ●反应机理： H2PO2- + H2O →HPO32- + H+ + 2[H] Ni2+ + 2[H] → Ni0 + 2H+ H2PO2- + [H] → H2O + OH- + P 化 学 镀 原 理 及 机 理 清 洗 镀件 除 油 水 洗 酸 蚀 水 洗 化学镀 水 洗 镀后处理 产 品 化 学 镀 工 艺 流 程 ▲化学镀Ni-P合金的类型 ▲化学镀Ni-P合金镀层的特点 ▲化学镀Ni-P合金镀层与工业硬铬性能比较 ▲化学Ni-P合金在工业中的应用 化 学 镀 镍 - 磷 合 金 高磷： 中磷