含石墨烯的化学复合镀层制备和性能研究(5)
作为添加成分，将石墨烯微粒与镍，铁共沉积形成的复合镀层，具有较高的硬度，耐磨性和较低的摩擦系数。
1.5 选题目的以及意义
化学镀镍工艺成本低廉，且具有优良的深镀能力和均镀能力，所得镀层组织结构因磷含量的不同而不同。目前，有关镀液组成、施镀工艺等研究已日臻完善，但对镀层的组织结构及晶化过程的认识，以及其他许多问题值得研究者为之努力，有待深入。
本课题主要从化学镀溶液的组成和工艺条件两方面出发，通过络合剂的协调作用来控制镀液镀速以及镀层磷含量，用连续实验的方式来优化镀液配方，从而得到容易操作，稳定性高的镀液。并且通过在镀液中添加石墨烯来提高镀层的耐腐和耐磨等性质，结合我校所具有的实验设备和可能借助的实验条件，进行了如下工作：
（1）前处理工艺的确定；
（2) 化学镀液配方的优化；
（3）化学镀镍层的分析以及性能检测，主要包括镀层表面形貌，硬度，耐腐蚀性等。
2.含石墨烯化学复合镀层的机理和镀液分析
2.1 化学镀Ni-P合金的机理
我们可以借鉴化学复合镀的电镀共沉积机理来讨论化学复合镀的原理。
在研究复合电镀共沉积过程的初期，有以下3种机理可以用来解释复合电沉积过程的机制[20,21]：
（1）吸附机理：该机理认为颗粒与金属共沉积必须通过颗粒在阴极上吸附才能发生，而吸附源自阴极表面的范德华力。一旦颗粒被吸附，便在阴极上被生长金属埋入。
（2）力学机理：该机理认为颗粒仅仅通过简单的力学过程被裹覆。颗粒依靠搅拌等方式到达阴极后，便靠外力停留其上，被生长金属俘获。故共沉积过程依靠于流体力学因素和金属沉积速率。
（3）电化学机理：该机理认为电极与溶液界面间场强和微粒表面所带电荷是复合电镀的关键因素。带电颗粒穿越电极表面分散层后通过电化学吸附在阴极表面。
以上几种机理都是从某一方面来解释颗粒的沉积过程，它们只能针对某些体
系或实验现象作出更好的解释。人们很难区分它们之间的相对重要性，更无法形
成统一认识。
而本文研究的化学镀镍的沉积机理可以这样去认识：
在工件表面化学镀镍，以次磷酸盐为还原剂的反应式为：
Ni2++H2 PO2+H2 O→H2 PO3-+Ni+2H+
反应的步骤为：
（1）反应物（Ni2+、H2 PO2-等）向表面扩散；
（2）反应物在催化表面上吸附；
（3）在催化表面上发生化学反应；
（4）产物（H2 、H+、H2 PO3-）从表面层脱附；
（5）产物扩散脱离表面
目前，化学镀镍磷合金只要有4种机理，分别为：氢原子理论，氢化物理论，电化学理论，以及羟基配位理论。但是，现在人们普遍能接受的是原子氢理论，用此来说明化学镀镍磷合金的机理。
在具有自催化表面和足够能量的情况下，次磷酸盐分解释放出初生台原子氢：
H2 PO2-+H2 O→H++HPO32-+2H （1）
H2 PO2-→PO2-+2H （2）
其中一部分原子态氢彼此结合生成H2 ：
2H→H2 ↑ （3）
而另一部分原子氢被催化表面吸附，将有两种去向，一是将催化表面上的 Ni2+还原成金属Ni ，从而形成Ni 沉积层：
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