畢設(shè)答辯 (3)ppt課件

1、/ /材料學(xué)院材料學(xué)院穩(wěn)定劑對穩(wěn)定劑對4545鋼表面處理工藝的影響鋼表面處理工藝的影響Effect of Stabilizer on Surface Treatment Process of 45 Steel答辯人：黃 熙 導(dǎo) 師：王紹明201/研究背景與意義02/研究內(nèi)容與方法03/實驗過程04/實驗現(xiàn)象與鍍速對比05/性能檢測與分析06/論文總結(jié)目錄 / CONTENTS研究背景與意義第一章選題背景研究意義研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比性能檢測與分析論文總結(jié)4選題背景鋼鐵的一生鋼鐵的一生開采提煉鑄造使用損壞回收再造研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)性能檢測與分析論文總結(jié)

2、5選題背景 導(dǎo)致鋼鐵廢棄的原因：腐蝕、沖擊、磨損等； 每年全球因為腐蝕損失的鋼鐵材料約為全球產(chǎn)量的1/5。45鋼是一種常見的中優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在生產(chǎn)生活中常被用于軸類零件，這使得它需要具有高的硬度、耐磨性和耐蝕性。研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比性能檢測與分析論文總結(jié)6研究意義研究化學(xué)鍍的意義研究化學(xué)鍍的意義: :l 操作簡單、節(jié)約能源、性能優(yōu)良、經(jīng)濟效益高、環(huán)保低污染；l 可以提升材料的耐蝕性、硬度、耐磨性等性能；l 類型多樣，應(yīng)用廣泛、發(fā)展前景良好。研究穩(wěn)定劑的意義研究穩(wěn)定劑的意義l 鍍液的穩(wěn)定性與反應(yīng)速度目前還難以控制，因此鍍液中必須加入穩(wěn)定劑；l 穩(wěn)定劑影響著鍍層沉積速度和鍍層

3、性能；l 化學(xué)鍍穩(wěn)定劑的研究對提升鍍液的利用率、提高鍍層質(zhì)量和減少化學(xué)鍍的污染有著不可替代的意義。研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比性能檢測與分析論文總結(jié)7研究現(xiàn)狀國外：國外：l2002年，美國Pault.Bolger用電滲析法研究了廢舊化學(xué)鍍中鍍液的再生利用；l2005年，R.N.Duncan在論文中提出，美國研究出了一種新的環(huán)保型化學(xué)鍍鎳技術(shù)（LFCF）；l2008年，日本Norihiro Inagaki,Hajime Kimura研究在無需鉻酸蝕刻和鈀催化劑的丙烯腈丁二烯苯乙烯材料表面上的化學(xué)鍍銅；l2011年，美國AndrRadke等人研究出通過3D直接激光寫入和化學(xué)鍍銀制造3D

4、雙色等離子體晶體的技術(shù)；同年，法國Alexandre Garcia等人研究出一種通過局部配體誘導(dǎo)化學(xué)鍍（LIEP）工藝，通過這種方法減少所需的金屬量。國內(nèi)：國內(nèi)：l2008年，董坤等對無鉛穩(wěn)定劑展開了研究，得到一種不含重金屬鉛新型穩(wěn)定劑S1；2015年，劉洋等人對化學(xué)鍍鎳廢水中污染物的去除工藝進行了研究，使化學(xué)鍍鍍液中污染物降低至排放標(biāo)準(zhǔn)；l此外，我國白永剛、馬壯、余祖孝等通過對所得鍍層進行熱處理的方式提高鍍層性能。第二章研究內(nèi)容研究思路研究方法研究內(nèi)容與方法研究背景與意義實驗過程實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比性能檢測與分析論文總結(jié)9研究內(nèi)容 化學(xué)鍍在我們的生產(chǎn)生活中具有重要的意義，本文針對前人對

5、化學(xué)鍍穩(wěn)定劑研究的不足，開展穩(wěn)定劑對45鋼表面處理工藝影響的研究，具體如下：（1）鍍前預(yù)處理對鍍速和鍍層性能的影響；（2）研究穩(wěn)定劑種類與濃度對鍍速的影響；（3）熱處理對鍍層硬度與表面形貌的影響；（4）通過SEM、EDS、XRD鍍層微觀形貌、結(jié)構(gòu)與磷含量進行分析；（5）利用電化學(xué)工作站，通過開路電位、阻抗譜圖和Tafel曲線分析其耐蝕性能；（6）分析穩(wěn)定劑的種類對鍍層性能的影響。研究背景與意義實驗過程實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比性能檢測與分析論文總結(jié)10研究方法11第三章實驗藥品、儀器與裝置實驗過程實驗配方穩(wěn)定劑考查方案實驗流程研究背景與意義研究內(nèi)容與方法關(guān)鍵技術(shù)與難點實驗現(xiàn)象與鍍速對比性能檢測

6、與分析論文總結(jié)12實驗藥品、儀器與裝置實驗基材：8mm8mm18mm的45鋼；主要藥品：硫酸鎳、次亞磷酸鈉、乙酸鈉、檸檬酸鈉、硫脲、醋酸鉛、硫代硫酸鈉等；主要儀器：HH-4型水浴鍋、電子天平、電阻爐、掃描電子顯微鏡、能譜儀、X射線衍射儀、電化學(xué)工作站等。實驗裝置示意圖如右圖所示研究背景與意義研究內(nèi)容與方法關(guān)鍵技術(shù)與難點實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)性能檢測與分析論文總結(jié)13實驗配方1舒剛,劉定富,李雨. 化學(xué)鍍鎳穩(wěn)定劑的篩選J. 材料保護,2015,48(05):20-23.2廖西平. 45鋼化學(xué)鍍實驗及鍍層性能研究D. 重慶大學(xué),2007:13.3朱元吉,尹延國,解挺. 45鋼制塑料模的NiP合金化學(xué)鍍處理

7、J. 模具工業(yè),1995(06):52-54.研究背景與意義研究內(nèi)容與方法關(guān)鍵技術(shù)與難點實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)性能檢測與分析論文總結(jié)14穩(wěn)定劑考查方案研究背景與意義研究內(nèi)容與方法關(guān)鍵技術(shù)與難點實驗現(xiàn)象與鍍速對比性能檢測與分析論文總結(jié)15實驗流程 鍍前預(yù)處理：l 堿洗除油（加OP-10）；l 打磨待鍍表面；l 堿洗除油；l 酸洗除銹，綜合堿液；穩(wěn)定劑配置：穩(wěn)定劑使用精度要求高，在實驗中可使用放大法鍍液配置：16第四章配方篩選穩(wěn)定劑對鍍速的影響實驗現(xiàn)象與鍍速對比試樣變化混合穩(wěn)定劑對鍍速的影研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程成果與應(yīng)用性能檢測與分析論文總結(jié)17試樣變化試樣化學(xué)鍍前后對比圖研究背景與意義研究

8、內(nèi)容與方法實驗過程成果與應(yīng)用性能檢測與分析論文總結(jié)18注：后述數(shù)據(jù)若無特殊說明,后續(xù)實驗皆以3#配方進行，水浴溫度均為88，時間均為60min，pH均為4-5。配方篩選不同配方以1mg/L硫脲為穩(wěn)定劑時的鍍速研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程成果與應(yīng)用性能檢測與分析論文總結(jié)19穩(wěn)定劑對鍍速的影響20第五章性能檢測與分析穩(wěn)定劑對鍍層形貌的影響XRD分析鍍層元素分析鍍層耐蝕性分析熱處理前后硬度的熱處理后形貌孔隙率測試優(yōu)化配方確定研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比相關(guān)建議論文總結(jié)21穩(wěn)定劑對鍍層形貌的影響在此錄入上述圖表的描述說明，在此錄入上述圖表的描述說明，在此錄入上述圖表的

9、描述說明。 a)-b)以硫脲為穩(wěn)定劑的SEM圖像c)-d)以醋酸鉛為穩(wěn)定劑的SEM圖像e)-f)以硫代硫酸鈉為穩(wěn)定劑的SEM圖像g)-h)以醋酸鉛：硫脲=1:4的混合穩(wěn)定劑的SEM圖像研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比相關(guān)建議論文總結(jié)22XRD分析 a)以硫脲為穩(wěn)定劑時的X射線衍射圖；b)以硫代硫酸鈉為穩(wěn)定劑時的X射線衍射圖；c)以醋酸鉛：硫脲=1:4混合后為穩(wěn)定劑的X射線衍射圖。a)b)c)研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比相關(guān)建議論文總結(jié)23熱處理前后硬度和熱處理后形貌熱處理前后硬度對比圖a)硫脲為穩(wěn)定劑的鍍層熱處理后顯微圖片；b)以醋酸鉛為穩(wěn)定劑的

10、鍍層熱處理后顯微 圖片；c)以硫代硫酸鈉為穩(wěn)定劑的鍍層熱處理后顯微圖片；d)以混合穩(wěn)定劑的鍍層熱處理后顯微圖片。研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比相關(guān)建議論文總結(jié)24鍍層元素分析以硫脲為穩(wěn)定劑所得鍍層元素與含量分析研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比相關(guān)建議論文總結(jié)25鍍層耐蝕性分析（1）開路電位對比圖（2）阻抗譜對比圖（3）Tafel曲線對比圖研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比相關(guān)建議論文總結(jié)26鍍層耐蝕性分析通過Zsimp Win擬合軟件測出它們的腐蝕電位和腐蝕電流密度如下表，與Tafel曲線相結(jié)合可以得出，它們的大小關(guān)系為i空白i

11、混合i硫脲，它們的腐蝕速率的大小排序為：空白混合硫脲。綜合開路電位、阻抗譜圖和Tafel曲線分析得出，以硫脲為穩(wěn)定劑的試樣耐蝕性最好，混合穩(wěn)定劑所得試樣次之，不過以混合穩(wěn)定劑所得試樣耐蝕性也明顯好于空白試樣，說明化學(xué)鍍Ni-P是一種提高耐蝕性的優(yōu)良的表面處理方法。研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比相關(guān)建議論文總結(jié)27孔隙率測試孔隙率測試示意圖測得厚度為5m的鍍層孔隙率為0.76個/cm2。影響孔隙率的因素：鍍層厚度、表面預(yù)處理打磨程度或者表面油脂。研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比相關(guān)建議論文總結(jié)28優(yōu)化配方確定本次實驗得出的最優(yōu)配方為：硫酸鎳20g/L

12、、次亞磷酸鈉18g/L、檸檬酸鈉10g/L、乙酸鈉20g/L、硫脲1mg/L，施溫度為88，pH為45，施鍍時間12h?？赏ㄟ^400熱處理提升其硬度等性能；若考慮鍍層光亮性，可犧牲部分性能，將穩(wěn)定劑換成1.2mg/L醋酸鉛：硫脲=1:4的混合穩(wěn)定劑。29第六章結(jié)論不足與主要參考文獻論文總結(jié)研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比性能檢測與分析論文總結(jié)30結(jié)論（1）化學(xué)鍍Ni-P工藝雖操作簡單，但在實驗過程中需謹(jǐn)慎操作，如配置鍍液配置和pH值的調(diào)節(jié)，操作不當(dāng)會導(dǎo)致實現(xiàn)效果不佳甚至實驗失敗。（5）穩(wěn)定劑的種類對鍍層形貌和性能有很大影響。通過對四種穩(wěn)定劑的考查，其中硫脲所有性能都優(yōu)于其

13、他穩(wěn)定劑，但光亮性不夠；加入少許醋酸鉛后光亮性變好。但其他性能變差（2）化學(xué)鍍Ni-P的鍍前預(yù)處理對化學(xué)鍍影響極大，在進行預(yù)處理工藝需認(rèn)真仔細，若預(yù)處理不當(dāng)，可能影響化學(xué)鍍鍍速、孔隙率等（3）45鋼經(jīng)過化學(xué)鍍Ni-P之后鍍層磷含量約為12%，耐蝕性能明顯提升，硬度在500HV左右，經(jīng)過400保溫1h的熱處理后硬度提升到700HV左右，且表面形貌發(fā)生了明顯改變；（4）通過實驗得出，穩(wěn)定劑濃度對鍍速影響極大，添加濃度偏高或偏低時，鍍速都將大幅度下降；研究背景與意義研究內(nèi)容與方法實驗過程實驗現(xiàn)象與鍍速對比性能檢測與分析論文總結(jié)31實驗的不足和主要參考文獻實驗的不足：（1）穩(wěn)定劑濃度考查濃度不夠細致；（2）由于時間和儀器精度的原因，混合比例的比例和濃度進行的實驗比較少；（3）出于安全原因，預(yù)處理打磨和除銹不夠充分。主要參考：（1）王超男.鍍鎳工藝和鍍錫穩(wěn)定劑的研究D.吉林大學(xué).（2）舒剛,劉定富,李雨.化學(xué)鍍鎳穩(wěn)定劑的篩選J.材料保護.（3）朱元吉,尹延國,解挺.45鋼制塑料模