化學(xué)鍍用光亮劑研究

2012屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目：化學(xué)鍍用光亮劑研究學(xué)生姓名：所在院系：機電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機械設(shè)計制造及自動化導(dǎo)師姓名：完成時間：2012年5月18日11研究了以PPS、DEP、PAP、BBI、PS、ALS、十二烷基硫酸鈉為組分的光亮劑的化學(xué)鍍鎳光亮工藝。通過改變鍍鎳光亮劑中各組分的含量考察其對鍍層光亮效果的影響先通過均勻設(shè)計試驗得出相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)，在其基礎(chǔ)上再進行正交優(yōu)化試驗，逐步篩選出光亮效果最佳的化學(xué)鍍鎳光亮劑為PPS60mg/lDEP32mg/lPAP20mg/lBBI300mg/lPS300mg/lALS30mg/l十二烷基硫酸鈉10mg/l。關(guān)鍵詞：化學(xué)鍍，光亮劑，光亮劑優(yōu)化ExperimentalStudyonBrightenerforElectrolessPlating(2)AbstractTheelectrolessnickelplatingbrighteningprocessofbrightenercomposedofPPS、DEP、PAP、BBI、PS、ALS、Sodiumdodecylsulfatewasstudied.Theoptimalelectrolessnickelplatingbrightenerwasdeterminedbymeansofstudyingthebrighteningeffectundervariousnickelplatingbrightenercontents.Throughtheuniformdesignofthecorrelationofexperimentaldatawereobtained.Orthogonalexperimentsweredesignedtooptimizetheprocessingconditionsbasedontheuniformdesign.Inordertoselecttheoptimalelectrolessnickelplatingbrightener.TheoptimalelectrolessnickelplatingbrightenerisPPS60mg/l,DEP32mg/l,PAP20mg/l,BBI300mg/l,PS300mg/l,ALS30mg/l,Sodiumdodecylsulfate10mg/l.Keywords:ElectrolessPlating;Brightener；OptimizationOfBrightenerTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 1\o"CurrentDocument"2試驗材料及方法 2光亮劑的組分 2光亮劑的常用組分 2試驗所用光亮劑的組分 4試驗方案 5實驗儀器 7光亮鍍鎳溶液配制 7基體材料與化學(xué)鍍工藝流程 8施鍍前處理 8施鍍前處理的目的 8除油 9除銹 9清洗 9施鍍過程 9鍍后處理 10光澤度測量 10\o"CurrentDocument"3試驗結(jié)果與分析 10均勻設(shè)計試驗 10正交優(yōu)化試驗 12試驗一 12試驗二 13試驗三 14試驗四 14試驗五 15試驗六 16試驗七 16試驗結(jié)果 17驗證試驗結(jié)果 17鍍層表面形貌 17光亮劑廣泛性試驗 19\o"CurrentDocument"4結(jié)論 19\o"CurrentDocument"謝辭 20\o"CurrentDocument"參考文獻 21#將配制好的鍍液放入口2長亞-口-2型電熱恒溫水浴鍋中進行加溫，當(dāng)溫度達到所需溫度時，把經(jīng)過施鍍前處理的試件放入鍍液中，進行施鍍。施鍍時間為40分鐘，40分鐘之后將試件從鍍液中取出。該裝置可掛起試件，使試件緩慢勻速地旋轉(zhuǎn)，這能攪拌鍍液，可提高鍍層的光亮度、均勻性和致密度降低孔隙率，減少針孔。鍍后處理施鍍完取出鍍件后要立即進行鍍后處理，清除鍍件表面的殘積物，如水跡、殘留鍍液等，以保證施鍍的效果不被影響。取出鍍件后，先用清水沖洗20~30秒，再用蒸餾水浸洗，然后用吸水紙擦拭鍍件，并盡量用吹風(fēng)機把鍍件以盡量快的速度吹干。光澤度測量用MN60型光澤度儀測出鍍件的光澤度，記錄數(shù)據(jù)即可。測鍍件光澤度之前，要對MN60型光澤度儀進行校準(zhǔn)。鍍件兩面的鍍層都要測，取較大值。測完光測度后，將鍍件封裝。3試驗結(jié)果與分析3.1均勻設(shè)計試驗均勻設(shè)計試驗結(jié)果見表5:表5均勻設(shè)計試驗結(jié)果(一)試驗號PPS(mg/l)DEP(mg/l)PAP(mg/l)BBI(mg/l)PS(mg/l)ALS(mg/l)十二烷基硫酸鈉(mg/l)光澤度(Gs)110.001.60014.00260.0162.047.3350.0092212.672.80019.33500.0111.342.0047.33123315.334.00024.67230.060.6736.6744.67115418.005.20030.00470.010.0031.3342.00106520.676.40012.67200.0174.726.0039.3382623.337.60018.00440.0124.020.6736.6799726.008.80023.33170.073.3315.3334.00140828.6710.0028.67410.022.6710.0031.33122

931.331.00011.33140.0187.350.0028.671331034.002.20016.67380.0136.744.6726.001261136.673.40022.00110.086.0039.3323.331251239.334.60027.33350.035.3334.0020.671291342.005.80010.0080.00200.028.6718.001241444.677.00015.33320.0149.323.3315.331231547.338.20020.6750.0098.6718.0012.671441650.009.40026.00290.048.0012.6710.00127在此次試驗的基礎(chǔ)上，把各組分的濃度均擴大一倍，再做一次，試驗結(jié)果見表6:表6均勻設(shè)計試驗結(jié)果（二）試驗號PPS(mg/l)DEP(mg/l)PAP(mg/l)BBI(mg/l)PS(mg/l)ALS(mg/l)十二烷基硫酸鈉（mg/l）光澤度（Gs）120.003.20028.00520.0324.094.66100.0132225.345.60038.661000222.684.0094.66122330.668.00049.34460.0121.373.3489.34143436.0010.4060940.020.0062.6684.00123541.3412.8025.34400.0349.452.0078.66129646.6615.2036880.0248.041.3473.34141752.0017.6046.66340.0146.730.6668.00136857.3420.0057.34820.045.3420.0062.66129962.662.0022.66280.0374.6100.057.341341068.004.40033.34760.0273.489.3452.001371173.346.80044220.0172.078.6646.661421278.669.20054.66700.070.6668.0041.341211384.0011.6020160.0400.057.3436.001411489.3414.0030.66640.0298.646.6630.661191594.6616.4041.34100.0197.336.0025.3414116100.018.8052.0580.096.0025.3420.00136在前兩次試驗的基礎(chǔ)上，把各組分的濃度均再擴大一倍（即為第一次試驗時濃度的4倍），再做一次，試驗結(jié)果見表7:表7均勻設(shè)計試驗結(jié)果（三）試十二烷基光澤驗PPSDEPPAPBBIPSALS(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)硫酸鈉度號(mg/l)(Gs)

140.006.40056.001040648.0189.3200.0124250.6811.2077.322000445.2168.0189.3134361.3216.0098.68920.0242.7146.7178.7130472.0020.80120.0188040.0125.3168.0125582.6825.6050.68800.0698.8104.0157.3122693.3230.4072.001760496.082.68146.71247104.035.2093.32680.0293.361.32136.01118114.740.00114.7164090.6840.00125.3709125.34.00045.32560.0749.2200.0114.712610136.08.80066.681520546.8178.7104.013011146.713.6088.00440.0344.0157.393.3213312157.318.40109.31400141.3136.082.6811713168.023.2040.00320.0800.0114.772.0013414178.728.0061.321280597.293.3261.3212515189.332.8082.68200.0394.6872.0050.689516200.037.60104.01160192.050.6840.001333.2正交優(yōu)化試驗根據(jù)均勻設(shè)計試驗中所得鍍件光澤度為140Gs以上的配方大致確定各因素的范圍，把范圍變化較大的先固定下來，固定PPS、PS、十二烷基硫酸鈉的濃度不變，PPS濃度為40mg/l，PS濃度為40mg/l，十二烷基硫酸鈉的濃度為40mg/l，取得是均勻設(shè)計試驗所得范圍的中間值。改變DEP、PAP、BBI、ALS的濃度，從最小值開始增加，DEP濃度最小值選為4mg/l；PAP濃度最小值選為20mg/l；BBI濃度最小值選為100mg/l；ALS濃度最小值選為10mg/l。做正交試驗一(見表8)。試驗一表8正交試驗一試驗號DEP(mg/l)PAP(mg/l)BBI(mg/l)ALS(mg/l)光澤度(Gs)1420100101022440200209434603003012548202003011458403001011468601002094712203002012281240100301109126020010107

的濃度。試驗二仍固定PPS(40mg/l\PS(40mg/l入十二烷基硫酸鈉(40mg/l)濃度不變，根據(jù)表8的效應(yīng)曲線重新確定改變DEP、PAP、BBI、ALS的水平參數(shù)做正交試驗二(見表9)。表9正交試驗二試驗號DEP(mg/l)PAP(mg/l)BBI(mg/l)ALS(mg/l)光澤度(Gs)112103003010321215400408531220500508041610400508751615500301046162030040100720105004010882015300501109202040030126均值189.399.3101111均值29796.399.397.7均值3111.310297.389均差225.73.722

各因素效應(yīng)曲線各因素效應(yīng)曲線從效應(yīng)曲線，可清晰的看出應(yīng)當(dāng)增大DEP的濃度。再結(jié)合正交試驗一，可確定PAP的濃度為20mg/l，BBI濃度為300mg/l、ALS濃度為30mg/l時，光亮效果最佳。試驗三固定PPS(40mg/l入PAP(20mg/l入BBI(300mg/l入PS(40mg/l入ALS(30mg/l卜十二烷基硫酸鈉的濃度不變，因上兩次試驗光澤度整體較低，再根據(jù)均勻設(shè)計試驗所得數(shù)據(jù)這次試驗將十二烷基硫酸鈉的濃度改為20mg/l。只改變DEP的濃度，做試驗三(見表10)。表10DEP含量對光亮度的影響試驗號DEP(mg/l)光澤度(Gs)120138224146328129432148536140由上述實驗結(jié)果，可以看出當(dāng)DEP濃度為32mg/l所得鍍件光澤度值最大，結(jié)合試驗一(表8)和試驗二(表9)可以確定當(dāng)DEP濃度為32mg/l時所得鍍件光亮效果最佳。所以確定DEP濃度為32mg/l。3.2.4試驗四因前述試驗PAP、BBI、ALS、DEP的濃度已確定。現(xiàn)采用L4(23)方案，固定前面以優(yōu)化過的濃度最優(yōu)值不變，即PAP濃度為20mg/l，BBI濃度為300mg/l，ALS濃度為30mg/l，DEP的濃度為32mg/l。改變十二烷基硫酸鈉、PPS、PS的濃度，做正交試驗四(見表11)。表11正交試驗四試驗號十二烷基硫酸鈉(mg/l)PPS(mg/l)PS(mg/l)光澤度(Gs)1153510013521540150146

的濃度。3.2.5試驗五根據(jù)表11的效應(yīng)曲線重新確定十二烷基硫酸鈉、PPS、PS的水平參數(shù)，前面以優(yōu)化過的濃度最優(yōu)值不變，做正交試驗五(見表12)。因為第一種試片用完，以下試驗均改用另一種粗糙度的試片。表12正交試驗五試驗號十二烷基硫酸鈉(mg/l)PPS(mg/l)PS(mg/l)光澤度(Gs)11045150217210502002333154520022241550150212均值1225219.5214.5均值2217222.5227.5均差8313各因素效應(yīng)曲線\//

從效應(yīng)曲線，可清晰的看出應(yīng)當(dāng)繼續(xù)減小十二烷基硫酸鈉的濃度，繼續(xù)增大PPS、PS的濃度。試驗六根據(jù)表12的效應(yīng)曲線重新確定十二烷基硫酸鈉、PPS、PS的水平參數(shù)，前面以優(yōu)化過的濃度最優(yōu)值不變，做正交試驗六（見表13）。鈉的濃度小時光亮效果好，再結(jié)合試驗四（表11）和試驗五（表12）確定十二烷基硫酸鈉的濃度為10mg/l，光亮效果最佳。試驗七根據(jù)表13的效應(yīng)曲線重新確定PPS、PS的水平參數(shù)，前面以優(yōu)化過的濃度最優(yōu)值不變，仍采用L4（23）方案做正交試驗七（表14）。表14正交試驗七試驗號十二烷基硫酸鈉（mg/l）PPS(mg/l)PS(mg/l)光澤度（Gs）11060250215210703001883106030023641070250202均值1225.5208.5均值2195212均差30.53.5各因素效應(yīng)曲線\從效應(yīng)曲線，可看出大PPS濃度小時光亮效果好，再結(jié)合試驗四（表11）、試驗五（表12）和試驗六（表13）確定PPS的濃度為60mg/l時光亮效果最佳；而當(dāng)PS濃度較大時光亮效果好，但是光亮效果隨著PS濃度的增加增加值較小，且此時PS濃度已經(jīng)很高，所以最終確定PS濃度為300mg/L。試驗結(jié)果根據(jù)以上均勻設(shè)計試驗和正交優(yōu)化試驗數(shù)據(jù)最終確定光亮效果最佳的配方為PPS的濃度為60mg/l，DEP的濃度為32mg/l，PAP的濃度為20mg/l，BBI的濃度為300mg/l，PS的濃度為300mg/l，ALS的濃度為30mg/l，十二烷基硫酸鈉的濃度為10mg/lo驗證試驗結(jié)果用光亮效果最佳的配方（PPS的濃度為60mg/l,DEP的濃度為32mg/l,PAP的濃度為20mg/l,BBI的濃度為300mg/l,PS的濃度為300mg/l,ALS的濃度為30mg/l,十二烷基硫酸鈉的濃度為10mg/l）再進行一次試驗，此次試驗的目地是進行驗證。試驗結(jié)束后測鍍件光澤度得光澤度為268Gs，此值相當(dāng)高，這充分說明均勻設(shè)計試驗和正交優(yōu)化試驗所得出的最佳配方正確。鍍層表面形貌采用掃描電鏡對所鍍A3碳鋼基體材料鍍層形貌進行觀察所得照片如圖所示。3:19:05PM|9.7mm1500x；20.00kV298um1.63e-3Pa圖2鍍液中未加光亮劑的鍍層形貌圖3光亮效果一般的形貌圖4最佳配方鍍完后的形貌光亮劑廣泛性試驗上述試驗所用的鍍液的配方為硫酸鎳26.63g/l,次亞磷酸鈉31.05g/,乳酸17.89g/l，檸檬酸8.37g/l，醋酸27.89g/l，醋酸鈉12.11g/l，硫脲0.001273g/l，碘化鉀0.01182g/l，硫酸鈣0.001318g/l，水余量?，F(xiàn)主要改變硫酸鎳、次亞磷酸鈉的濃度，其余成分濃度不變，重新配制五種不同的鍍液，再用光亮劑最佳配方對試件進行施鍍。結(jié)果見表15：表15光亮劑廣泛性試驗試驗號硫酸鎳(g/1)次亞磷酸鈉(g/l)光澤度(Gs)1213522122430189325252374242023452820246可看出此配方在鍍液中硫酸鎳濃度為25?30g/l效果較佳，此配方對不同的鍍液不具有完全普遍性。4結(jié)論通過12次試驗篩選出光亮效果最佳的化學(xué)鍍鎳光亮劑為:PPS60mg/l,DEP32mg/l,PAP20mg/l,BBI300mg/l,PS300mg/l,ALS30mg/l,十二烷基硫酸鈉10mg/l。此配方對不同的鍍液不具有完全普遍性。謝辭本論文是在導(dǎo)師劉老師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理，使我受益匪淺。在課題的選擇、課題研究、論文的撰寫及修改過程中，無不凝聚著導(dǎo)師辛勤的汗水，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此對導(dǎo)師給予我的培養(yǎng)、關(guān)心及幫助，致以衷心的敬意和深深的感謝。參考文獻［1］陳天玉.光亮鍍鎳［M