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《山东大学》 2006年
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镍磷复合镀层换热元件制备工艺研究及凝结试验分析

张树生  
【摘要】:全世界每90秒就有1吨钢因腐蚀而损失,2005年我国腐蚀损失保守估计为5000亿元,1750万吨标准煤因腐蚀结垢而被消耗。防腐与节能已迫在眉睫。本课题利用化学复合镀技术,通过对低品质材料进行表面处理,增强其耐蚀性,从而以低品质材料代替高品质的材料,降低设备初投资和延长设备使用寿命;同时,通过镀层技术改善换热元件的表面能,实现蒸汽珠状凝结以提高换热效率。 根据化学复合镀的反应特点和合金沉积机理,并结合实验条件、工艺要求、镀层性能,在反复实验和分析基础上,对镍磷复合镀层镀液主要成分进行了遴选。重点分析了主盐与还原剂的比例关系,确定了一个合适的主盐对还原剂的摩尔比。重点研究了各种络合剂的选用及其搭配情况,解决了化学镀的核心问题。络合剂对镀液性能、寿命和镀层质量有着重要的影响。研究了稳定剂及其它试剂对镀液性能、镀件质量的影响情况,通过大量实验选择了符合设计要求的成份组合。 研究了镍磷复合镀的基本处理工艺,并对影响镍磷复合镀层的主要工序进行了重点研究。镀层质量与镀前处理、施镀操作、镀后处理关系密切,正确地实施镍磷复合镀工艺,是获得高质量镀层的基础。镀前处理包括试件制备、除锈、除油和活化处理等,每一步工序都要严格按标准进行,不能有丝毫马虎。若镀前处理不好,以后的全部实验都会前功尽弃。在对镀液主要成分的控制工序中,重点研究了镀液的配制和使用方法、镀液的测定分析和补加方法。在施镀过程中由于Ni~(2+)在镀液中不断消耗,对次磷酸钠的浓度进行了规范的测定和实时补加;通过试验研究了PH值对沉积速度、镀层镍磷含量、镀液性能的影响关系,进一步分析了PH值自身在镀前和镀后的变化情况,并绘制了它们之间的关系图:研究了沉积速度对镀层质量的影响情况:研究了温度对镀液和镀层的影响,温度过高,镀液易分解,温度太低,沉积速率很慢,甚至难以反应,通过实验分析得到温度在83±2℃范围比较合适。镀后处理主要进行了除氢处理、钝化处理和封孔处理。在封孔处理过程中,研究了一种溶胶—凝胶法封孔新工艺。
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