本文關(guān)鍵詞：水泥基壓電復(fù)合材料表面無(wú)鈀活化及化學(xué)鍍Ni-P工藝研究

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【摘要】：水泥基壓電復(fù)合材料是大型土木工程智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分。它與混凝土具有良好的相容性,具有高強(qiáng)度、靈敏的感知度且成本較低,因此它的研制可以改造傳統(tǒng)水泥基材料,使其應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中。但是只有在水泥基壓電復(fù)合材料表面制備性能良好的電極之后,其壓電性能才能得到發(fā)揮。因此,研制適合水泥基壓電復(fù)合材料電極的制備工藝具有重要意義。本文以PZT-5壓電陶瓷為功能體材料,以環(huán)氧樹(shù)脂與普通硅酸鹽水泥的混合物為基體材料,用二次切割-澆注法制備1-3型水泥基壓電復(fù)合材料,并采用無(wú)鈀活化化學(xué)鍍鎳的方法在其表面制備電極,綜合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果、正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析無(wú)鈀活化工藝及施鍍工藝對(duì)鍍速及鍍層性能的影響。以最佳粗化工藝、堿性鍍液為前提,以鍍層的外觀(guān)、鍍速、含磷量和耐腐蝕性為主要指標(biāo),采用單因素實(shí)驗(yàn),研究活化順序、活化主鹽、還原溶劑組成對(duì)鍍層性能的影響。結(jié)果表明:采用無(wú)鈀活化法對(duì)水泥基壓電復(fù)合材料表面進(jìn)行化學(xué)鍍鎳的最優(yōu)工藝順序?yàn)?打磨→除油→粗化→還原→活化→施鍍;活化主鹽優(yōu)選乙酸鎳;還原劑硼氫化鈉的最佳溶劑為甲醇體積分?jǐn)?shù)為50%的甲醇-水混合液。采用單因素實(shí)驗(yàn)研究活化主鹽濃度、活化時(shí)間、活化溫度對(duì)鍍層外觀(guān)、鍍速、結(jié)合力、耐蝕性的影響,以鍍速為主要指標(biāo),采用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化活化工藝條件,確定最優(yōu)活化工藝參數(shù)。選取五種活化液添加劑:碘化鉀、乙二胺、聚乙二醇、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨,在最佳活化工藝基礎(chǔ)上探討活化液添加劑對(duì)鍍層性能的影響,確定最優(yōu)添加劑及其濃度。結(jié)果表明,最佳活化工藝條件:乙酸鎳濃度25g/L,活化時(shí)間10min,活化溫度35℃;活化液中最優(yōu)添加劑為聚乙二醇,最優(yōu)添加劑濃度為30mg/L。對(duì)有鈀活化法和經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的無(wú)鈀活化法所得到的鍍層做了對(duì)比,結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的無(wú)鈀活化法得到的鍍層鍍速更高,鍍層表面微觀(guān)形貌和耐蝕性更好,因此有鈀活化法不適合水泥基壓電復(fù)合材料表面化學(xué)鍍鎳。在原有堿性鍍液的基礎(chǔ)上改進(jìn)鍍液配方,得到偏中性鍍液,并通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)確定最佳施鍍工藝條件。結(jié)果表明:偏中性鍍液配方為:NiSO_4?7H_2O:20g/L,Na_3C_6H_5O_7?2H_2O:12g/L,NaH_2PO_2?H_2O:30g/L,CH_3COONa:12g/L,Na_2B_4O_7?10H_2O:8g/L;最佳施鍍工藝條件為:施鍍pH值8.0,施鍍溫度50℃,施鍍時(shí)間20min。對(duì)最佳活化工藝和施鍍工藝得到的鍍層進(jìn)行性能分析,結(jié)果表明:最佳活化和施鍍條件下得到的鍍層表面平整、光亮,晶粒大小均勻、結(jié)合緊密,鍍層斷面檢測(cè)顯示其厚度約為250nm,與基體結(jié)合緊密;陶瓷基體表面鍍層磷含量高達(dá)13.21%,水泥基體表面磷含量高達(dá)12.19%,鍍層成分較為均勻;鍍層表面電阻率為0.876Ω·cm,導(dǎo)電性較好,可以有效增加壓電材料的工作性能。
【關(guān)鍵詞】：水泥基壓電復(fù)合材料 無(wú)鈀活化 化學(xué)鍍鎳 施鍍工藝 鍍層性能
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB33;TB306
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景12
• 1.2 壓電復(fù)合材料12-13
• 1.2.1 壓電復(fù)合材料基本概念12-13
• 1.2.2 1-3型水泥基壓電復(fù)合材料13
• 1.3 化學(xué)鍍鎳13-16
• 1.3.1 化學(xué)鍍鎳概述13-14
• 1.3.2 非金屬基體化學(xué)鍍14-15
• 1.3.3 化學(xué)鍍液的老化和再生15-16
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.1 壓電復(fù)合材料研究現(xiàn)狀16
• 1.4.2 化學(xué)鍍研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.3 無(wú)鈀活化化學(xué)鍍研究現(xiàn)狀17
• 1.4.4 化學(xué)鍍鎳技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)17
• 1.5 論文研究?jī)?nèi)容及意義17-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與研究方法20-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原材料及制備21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)技術(shù)方案22-25
• 2.3.1 打磨工藝23
• 2.3.2 除油工藝23
• 2.3.3 粗化工藝23
• 2.3.4 活化工藝設(shè)計(jì)23-24
• 2.3.5 施鍍工藝設(shè)計(jì)24-25
• 2.4 化學(xué)鍍鎳層性能檢測(cè)方法25-28
• 2.4.1 化學(xué)鍍Ni-P鍍層的表面分析25
• 2.4.2 化學(xué)鍍鍍速的測(cè)定25
• 2.4.3 鍍層磷含量的測(cè)定25-26
• 2.4.4 鍍層耐腐蝕性測(cè)定26
• 2.4.5 鍍層結(jié)合力測(cè)定26-27
• 2.4.6 鍍層電阻率測(cè)定27-28
• 第三章 無(wú)鈀活化工藝研究28-50
• 3.1 無(wú)鈀活化工藝順序及活化鎳鹽的選擇28-29
• 3.1.1 無(wú)鈀活化工藝順序的選擇28
• 3.1.2 無(wú)鈀活化鎳鹽的選擇28-29
• 3.2 硼氫化鈉溶劑的選擇29-37
• 3.2.1 甲醇-水混合液作硼氫化鈉溶劑的研究29-31
• 3.2.2 乙醇-水混合液作硼氫化鈉溶劑的研究31-33
• 3.2.3 甲醇-乙醇混合液作硼氫化鈉溶劑的研究33-34
• 3.2.4 幾種硼氫化鈉溶劑的對(duì)比34-37
• 3.3 活化工藝條件研究37-43
• 3.3.1 活化液中乙酸鎳濃度對(duì)鍍速和鍍層性能的影響37-38
• 3.3.2 活化時(shí)間對(duì)鍍速和鍍層性能的影響38-40
• 3.3.3 活化溫度對(duì)鍍速和鍍層性能的影響40-42
• 3.3.4 正交實(shí)驗(yàn)確定最佳活化工藝條件42-43
• 3.4 活化液中添加劑對(duì)鍍層性能的影響43-46
• 3.4.1 活化液中添加劑含量對(duì)鍍速的影響43-44
• 3.4.2 活化液中不同添加劑對(duì)鍍層外觀(guān)、結(jié)合力、鍍速的影響44-45
• 3.4.3 活化液中不同添加劑對(duì)鍍層表面形貌的影響45-46
• 3.5 有鈀活化鍍層與無(wú)鈀活化鍍層對(duì)比46-49
• 3.5.1 不同活化工藝對(duì)鍍速的影響46-47
• 3.5.2 不同活化工藝對(duì)鍍層微觀(guān)形貌的影響47
• 3.5.3 不同活化工藝對(duì)鍍層成分的影響47-49
• 3.5.4 不同活化工藝對(duì)鍍層耐蝕性的影響49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 中性鍍液討論及施鍍工藝研究50-66
• 4.1 硫酸鎳濃度對(duì)鍍層性能的影響50-54
• 4.1.1 硫酸鎳濃度對(duì)鍍層外觀(guān)、結(jié)合力、鍍速的影響50-51
• 4.1.2 硫酸鎳濃度對(duì)鍍層耐蝕性的影響51-52
• 4.1.3 硫酸鎳濃度對(duì)鍍層微觀(guān)形貌的影響52-53
• 4.1.4 硫酸鎳濃度對(duì)鍍層電阻率的影響53-54
• 4.2 鍍液pH值對(duì)鍍層性能的影響54-56
• 4.2.1 pH值對(duì)鍍層外觀(guān)、結(jié)合力、鍍速的影響54-55
• 4.2.2 pH值對(duì)鍍層耐蝕性的影響55
• 4.2.3 pH值對(duì)鍍層電阻率的影響55-56
• 4.3 鍍液溫度對(duì)鍍層性能的影響56-59
• 4.3.1 鍍液溫度對(duì)鍍層外觀(guān)、結(jié)合力、鍍速的影響56-57
• 4.3.2 鍍液溫度對(duì)鍍層耐蝕性的影響57-58
• 4.3.3 鍍液溫度對(duì)鍍層電阻率的影響58-59
• 4.4 施鍍時(shí)間對(duì)鍍層性能的影響59-61
• 4.4.1 施鍍時(shí)間對(duì)鍍層外觀(guān)、結(jié)合力、鍍速的影響59-60
• 4.4.2 施鍍時(shí)間對(duì)鍍層耐蝕性的影響60
• 4.4.3 施鍍時(shí)間對(duì)鍍層電阻率的影響60-61
• 4.5 正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化施鍍工藝61-62
• 4.6 最佳條件所得鍍層性能62-64
• 4.6.1 鍍層外觀(guān)及鍍速62
• 4.6.2 鍍層形貌和能譜62-64
• 4.6.3 鍍層結(jié)合力64
• 4.6.4 鍍層電阻率64
• 4.7 本章小結(jié)64-66
• 第五章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 致謝74-76
• 附錄76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1031297