化学镀镍分析方法大全11篇

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篇（1）

前 言

AZ91D镁合金以其抗老化、抗冲击、减震性能好，尺寸稳定性好，以及较好的机械性能和良好的电磁屏蔽性等优点，应用前景广阔。然而，镁合金高度的化学活泼性使其在使用环境下极易遭到腐蚀破坏[1]。

目前应用于镁合金的表面处理技术很多， 主要有化学转化、阳极氧化、微弧氧化、电镀和化学镀等防护技术[2-5]。化学镀镍是镁合金表面防护的重要方法之一。然而， 镁合金直接化学镀镍目前主要采用铬酸加氢氟酸作前处理， 存在例如危害环境等诸多问题。本文研究了一种新型的环保型活化液，对试样进行活化，再化学镀镍，采用SEM检测了镀层的表面形貌和截面形貌，划痕发测试了镀层的结合力。

1、直接化学镀镍工艺流程

工艺流程：打磨超声波清洗活化化学镀镍。

打磨：用1500#金相砂纸打磨。

超声波清洗：先用丙酮清洗10分钟，再用蒸馏水清洗10分钟。

活化：磷酸（85%）30-60 mL/ L， 硼酸10-32g / L 氟化氢铵20-40 g/ L，添加剂A 1-5 g / L。

化学镀镍：碱式碳酸镍10 g / L， 次磷酸钠 20 g / L，氢氟酸（ 40% ） 12mL/ L，柠檬酸 5.2 g/ L，氟化氢铵10 g/ L ，稳定剂a 1mg/L，氨水（ 25% ） 30 mL / L ，蒸馏水若干，时间120min， 温度分别为80℃。

2、结果分析

2.1新型活化工艺

在提高结合力方面，不少研究者研究了不同的酸洗和活化液对镀层结合力的影响。然而，传统的酸洗活化法不仅耗时耗力，而且试样表面颗粒很不均匀， 有很多大颗粒出现。本实验采用新型的“一步酸洗活化”方法，其配方如下表1：

表1 一步酸洗活化配方

AZ91D在酸洗活化液中浸泡10s、20s、30s、40s后试样表面的形貌如图3.1所示。从图中可以看出，随着酸洗活化的时间的增长，试样表面的金属光泽逐渐消失，腐蚀凹坑纵向加深，腐蚀产物增多。图a是在酸洗活化液里浸蚀10s后的形貌，可以看出腐蚀不均匀，还存在大量的基体表面；图b是在酸洗活化液里浸蚀20s后的表面形貌，腐蚀较均匀；当酸洗活化时间为30s时，如图c，腐蚀更加均匀，但是存在腐蚀凹坑；当酸洗活化时间为40s时，如图d，出现了较多的疏松的腐蚀产物，覆盖在了镁合金基体上。所以，酸洗活化时间为20s最佳，因为此时，腐蚀较均匀，且基体腐蚀凹坑不会太深，腐蚀产物不至于完全覆盖基体，从而影响镀层。

2.2镀层的表面、截面微观形貌

图2是AZ91D直接化学镀镍的表面微观形貌，可以看出，镀层是由大小不一的晶粒堆垛形成，晶粒之间存在缝隙，晶粒的生长包括横向生长和纵向生长，而两个方向生长速率的不一致导致了镀层厚度的起伏变化。可以看出，通过本文所述前处理工艺，获得了致密、均匀的镀层。

图2 AZ91D直接化学镀镍微观形貌

图3是镀层截面微观形貌，可以看出镀层与基体之间结合良好，无间隙。

图3 镀层截面形貌

2.3镀层结合力的测定

通过刻划镀层试样，以此来了解镀层与基体的结合情况。用硬质刀片在镁合金基体和试样表面纵横交错地各划4条线，将镀层划穿成2mm间距的方格，镀层划痕交错处均无任何脱皮或剥落现象，进一步用刀片在划痕处挑撬镀层，撬后镀层不脱落，可见结合力合格。

3、结论与展望

（1）利用新型活化法获得了致密、均匀、结合力合格的镀层。

（2）无论是电镀还是化学镀，结合力问题一直是困扰镁合金被广泛使用的主要问题，所以研究出高结合力的镀层是镁合金直接化学镀镍的发展趋势。

【参考文献】

[1] 胡庆福. 镁化合物生产与应用[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2] 余刚，刘跃龙，李瑛，等.镁合金的腐蚀与防护[J].中国有色金属学报，2002，12（6）：108-109.

[3] 蒋百灵，张淑芬.镁合金微弧氧化陶瓷层耐蚀性的研究[J].中国腐蚀与防护学报，2002，22（5）：300-303.

篇（2）

一、镁合金的特性及应用前景

近年来，镁合金引起了人们的广泛关注。首先是因为镁合金的资源十分丰富。镁及其合金具有比重小、比强度高，同时还有良好的刚性、加工性、抗冲击性、减震性、导热、导电性、电磁屏蔽性、机械加工性能以及再循环利用的性能，是一种理想的现代结构材料，现已广泛应用于汽车、机械制造、航空航天、电子、通讯、军事、光学仪器和计算机制造等领域。镁的标准平衡电位为-2.34 V，加之镁的氧化膜疏松多孔所以镁及其合金耐蚀性较差，呈现出高的化学、电化学活性。如何提高镁合金的耐蚀性成为其得以广泛应用的关键。

提高镁合金耐蚀性的方法主要有三种，分别是：1）提高镁合金的纯度或是开发新的合金 2）采用快速凝固技术， 3）是采用表面处理技术，在镁合金表面形成一种具有保护功能的涂膜层，来提高镁合金材料耐腐蚀性。而电镀/化学镀是其中比较简单有效的方法。

二、镁合金电镀/化学镀的技术难点

镁合金上电镀及化学镀面临的问题镁是一种难于直接进行电镀或化学镀的金属，即使在大气环境下，镁合金表面也会迅速形成一层惰性的氧化膜，导致镀层结合力差，在进行电镀或化学镀时必须除去这层氧化膜。因此镁合金电镀/化学镀的关键就是前处理。

目前报道中用来进行镁合金电镀/化学镀前处理的方法主要有化学镀镍法、氧化涂导电层、浸锡法、直接镀银法、浸锌法，其中适应用工业生产的前处理工艺则是：浸锌法和直接化学镀镍法。下面以这两种方法为例介绍镁合金电镀/化学镀在生产的中应用。

三、镁合金电镀在实际生产中的应用

1.沉锌法工艺流程—镁合金小零件滚镀Cu-Ni-（Sn-Co）镀层

除油除腊电解除油酸活化碱活化1电解活化1浸锌1退锌1碱活化2电解活化2浸锌2退锌2碱活化3电解活化3浸锌3镀碱铜活化镀镍活化镀（Sn-Co）合金钝化烘干。

此工艺流程是滚镀锌合金小件，在生产中造成产品不良的主要问题有零件漏镀、表面粗糙、局部起泡、镀层结合力差，零件最后镀层色泽不均。根据生产经验， 零件漏镀的主要原因是浸锌不好，导电棒粗糙；表面粗糙的主要原因是浸锌不好，镀铜液比例失调；局部起泡的主要原因是除油或浸锌不好，铜层出现问题；镀层结合力差，则要分析哪层结合力差；镀层色泽不均则主要是因为活化差或（Sn-Co）溶液比例失调。

从上面的分析可以看出，造成产品不良的主要因素是浸锌。浸锌作为镁合金前处理中最关键的一步，一是为了溶解镁的氧化物；二是为了形成一层薄的氢氧化物，防止镁的进一步氧化。镁合金工件在锌酸盐溶液中通过化学反应在零件表面形成一层锌，良好的锌层不但掩盖了镁基体表面的缺陷，而且它还作为镁合金基体与后续的镀铜层之间的中间体，有利于得到理想的镀铜层。在生产中通常要进行2-3次浸锌，这是因为在第一次浸锌时，镁合金表面的氧化膜首先被溶解，然后发生置换反应生成锌层，此时生成的锌层通常结晶粗大，不利于后面的电镀。一次浸锌层经过退锌后，镁合金表面呈现均匀细致的活化状，的晶粒成为二次沉锌的结晶核心，再进行第二次沉锌，可以获得致密、均匀、完整与基体结合力好的沉锌镀层。本工艺中由于对工件的外观要求高，为此设计了3次浸锌工艺流程。在浸锌时浸锌时间、浸锌溶液的使用寿命都将直接影响产品的质量与合格率。浸锌时间过短，工件表面的氧化膜没有完全溶解，不能生成完整的置换层，时间过长，镁合金工作则易发生过腐蚀，造成报废。具体的浸锌时间要根据具体生产状况作相应调整，本工艺中的标准时间为120S。

生产中经常发现工件表面有腐蚀点和漏镀。造成这种情况的主要原因之是导电棒变得粗糙。随着生产不断进行，每次电镀之后，都要将铜电棒上的镀层退除，随着退镀次数的增加，导电棒表面变成凹凸不平，导电棒变细，导电面积减小，导致镀铜层厚度不够，甚至于零件的深处镀层，导致。另一个原因就是沉锌层不够致密、均匀，在下道工序镀铜时，沉锌层溶解，导致零件漏镀、腐蚀。镁合金电镀过程中造成表面粗糙的主要原因是氰化镀铜液比例失调。当镀铜液中的游离氰含量过低，铜含量过高时，将会导致镀层粗糙。另外在对镀层做结合检验时，发现镀层有时会剥落。这时候要具体情况具体分析，发现镀层脱落的位置底层是镍、铜或是基材，然后再对症下药。因为此工艺流程最后是镀Sn-Co合金，所以最后的外观颜色要求很严格，经常会出现色泽不均的现象，此时就要分析镀镀Sn-Co合金之前的活化液和Sn-Co合金镀液的问题了。

2.镁合金直接镀化学镍法工艺流程

除油除腊活化1刻蚀1活化2刻蚀2 活化3 刻蚀3 活化4 镀化学镍（中性） 活化镀铜活化镀镍镀化学镍（酸性） 钝化烘干此工艺流程是挂镀锌合金件，此工件要求镀层最终厚度达到60μm以上。生产中的出现的问题有：由于夹具接触处没法镀上化学镍造成零件漏镀；低电流区镀铜层薄导致镀层起泡；前处理时需要一直摇，零件磨损造成镀层粗糙；中性化学镍不均匀，铜层薄则出现镀层结合力差；中性化学镍时有气泡在镀层上停留则镀层出现针孔；前处理腐蚀时形成则镀层会产生白斑。

篇（3）

中图分类号： TL429 文献标识码：A

我公司有某零件喷口需要化学镀镍、镀银表面处理。

该喷口镀银部位为：如图1所示：端面A镀银（内表面为化学镀镍表面，主要起到耐磨作用），主要作用是防高温粘接。该件单台数量较多，每批生产数量较多，均达百件以上。以往生产时，需要将内外表面打蜡绝缘后再镀银。由于零件较小，且镀银面也较小，绝缘时采用手工打蜡加工难度较大，经常因蜡清理不净或蜡打到镀面上导致镀层起泡或不能全部镀上，致使零件经常返修或加工周期长，甚至造成零件报废，严重影响了生产进度，加大生产成本。

通过电镀攻关，控制工艺参数及设计合适的工装等，使零件一次加工合格率达100% ，降低返修率，缩短加工周期，提高产品质量，保证了生产进度。

1 镀银的电化学原理

1.1镀银的阳极过程

首先发生银（银板）的溶解：Ag – e Ag + ，然后银离子与游离的氰离子形成银氰络离子：Ag+ + 2CN - [Ag（CN）2 ] –

如果阳极发生钝化则发生如下反应：4OH - 4e O2+2H2O

1.2镀银的阴极过程

镀液中银主要以银氰络盐的形式存在，因此阴极上反应主要是银氰络离子在阴极上直接还原。

[Ag（CN）2 ] - +e Ag + 2CN-

银的银氰络盐是由硝酸银AgNO3和氯化钠NaCl作用生成的氯化银AgCl沉淀，再与氰化钾络和而得。

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

AgCl+2KCN K[Ag（CN）2 ] Ag + KCl

2 镀银的工艺过程及要求

来件检查 有机溶剂除油 化学除油 热水洗 冷水洗绝缘 装挂 除油 弱腐蚀 冷水洗 预镀镍 冷水洗 预镀银 镀银 回收 除去绝缘物 中和 吹干 拆卸 除氢 检验

2.1 主要工艺流程

2.1.1来件检查

要想获得高质量的银镀层，基体材料的表面状态至关重要，因此在镀银前注意要逐件检查零件外观，零件表面应无氧化皮、锈蚀、腐蚀、压伤、划伤、毛刺、锐边等机械损伤，无任何肉眼可见的冶金缺陷。若发现上述问题应该在镀银前排除。

2.1.2化学除油

因零件内腔为镀镍表面，零件不能进行电化学除油，只能采用化学除油。将零件放在含有氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠、硅酸钠的混合溶液中，在60-80℃下，放置10-30min。

2.1.3绝缘

常用的绝缘方法有用胶带保护、涂漆保护、涂蜡保护、工装保护等，用涂漆和涂蜡保护时，要注意电镀表面不允许有残留物，防止影响镀层质量。

2.1.4 装挂

装挂时应避免夹具与零件接触不严及相互间屏蔽。

2.1.5 弱腐蚀

主要目的是将金属表面上的锈斑和氧化膜除去，露出基体金属，以保证镀层的结合力。

2.1.6中和

弱腐蚀后、电镀前的中和工序，主要目的是用弱酸强碱盐中和弱腐蚀后残留在零件表面的酸液，避免酸液带入氰化槽液中而产生氢氰酸，危害人体健康。

2.1.7 预镀

银是正电位相当高的金属，几乎所有的基体金属的电位都比银负。当将零件浸入电解液中后，立即就会发生置换反应而在零件表面形成疏松的接触银，导致镀层结合力差。因此为了避免此种现象，提高镀层的结合力，镀银前必须采取一定的措施来调整它们的电位关系。现场使用稳定、操作方便的方法为预镀镍+预镀银。

2.1.8镀银

镀银采用氰化镀银，以氰化钾为络合剂，它与银能生成稳定的[Ag（CN）2]-络离子外，在氰化镀银电解液中，还要有一定量的游离CN-，其主要作用是稳定电镀液，提高阴极极化使镀层细致均匀，改善电解液的分散能力，促进阳极正常溶解。从电源角度看现在使用的有直流镀银和脉冲电流镀银，脉冲镀银镀层结晶细致、结合力良好，同时耐磨性及显微硬度均优于直流镀银层。

2.1.9除氢

镀银后除氢主要是为了去除渗入到镀层和基体金属中的氢，避免 “氢脆”现象发生，同时也检验镀层的结合力。

2.2 工艺控制要求

装挂时保证零件导电良好。用胶皮塞塞住内腔，注意不能留有空隙，防止内腔镀银时进入溶液而导致镍层被镀上银；

槽液的化验分析应在化验周期内并符合工艺要求；

保证溶液清洁；

阳极应保持清洁。

3 原因分析

该喷口由于内表面为化学镀镍表面，镀银时不能采用以往的方式：将零件全部镀银后，局部保护需镀银表面，再用化学方法进行去除。而需要将化学镀镍表面及非镀银表面进行打蜡保护后再进行镀银，镀银时采用铜丝挷挂进行导电。由于零件较小，外形尺寸为φ15mm×10mm左右，且镀银面也较小，仅为一个小的端面，绝缘时采用手工打蜡加工难度较大，经常因蜡清理不净或蜡打到镀面上导致镀层起泡或不能全部镀上，致使零件经常返修或加工周期长，甚至造成零件报废，严重影响了生产进度，加大生产成本。

4 解决措施

4.1设计专用保护工装

为了解决打蜡保护等带来的问题，我们采取以下措施：

内孔设计专用的保护夹具——橡皮胶塞塞住内表面来保护化学镀镍表面；

外部非镀表面设计专用的保护工装——利用泡沫板行再加工，按零件外形尺寸抠成若干个孔，将零件塞进孔内，用铜丝塞住内孔作为导电夹具，内腔再塞住胶皮塞。利用泡沫具有浮力的特点实现对外表面的保护。

装挂示意图及泡沫保护夹具示意图见图1及图2经过生产验证采用上述保护方法进行电镀的零件无起泡、镀不上的问题，零件的一次交检合格率为100%。

结语

通过对二级喷口镀银的攻关试验，采用设计专用保护工装解决了喷口镀银层易起泡、局部镀不上银的问题，有效地提高了零件的一次交检合格率，大大地缩短了加工周期，成功地提高了产品的质量，保证了生产进度。

篇（4）

中图分类号：TE933 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0112-01

随着国民经济的不断发展和产业能力的日益提升，往复泵作为各类流体的输送设备之一，在石油、化工、电力及煤化工等国民经济的主领域得到了更加广泛的应用。填料箱是往复泵液力端的关键零部件之一。本文着手从该零部件结构的工艺性改进分析和加工方法的实现，来探索此类零部件加工工序质量的保障及工序效率的提高。

1 填料箱初设结构的工艺性分析

填料箱初设结构如图1。

图1所示的填料箱其工艺方法为：1下料—2粗车—3调质—4精车—5数控线切割—6清洗—7打标识—8化学镀镍。

工序5数控线切割四均分47°联接压紧块，虽可实现清根的工艺加工要求，但工序效率较低且联接压紧块根部应力较集中。

该结构联接压紧块的扇形设计不利于填料箱结构强度的保障，易于造成填料箱在泵交变压力作用下的开裂报废。

2 填料箱改进后的工艺实现[1～3]

填料箱改进结构如图2。

图2所示为改进后的填料箱其工艺方法为：1下料—2粗车—3调质—4精车—5数控铣削—6清洗—7打标识—8化学镀镍。

工序5安排为数控铣削，大大提高了工序加工效率，工序效率较初始工艺方法提高了3倍以上。

改进后的填料箱联接压紧块结构为倒扇形设计，且各处R圆弧过渡降低了联接压紧块根部应力集中，提高并保障了填料箱结构强度。

填料箱联接压紧块的数控铣削编程：（铣削一个圆弧的程序，其它程序均相同）

3 结语

产品零件结构设计过程中工艺评审，一方面要注重新技术、新工艺方法的应用，同时更要注重零部件细节的结构审查。本文所述的往复泵填料箱的结构的细小改进，从工序加工上结合新技术、新工艺的应用，显著提高了生产加工效率，并且提高了产品零部件的结构强度，为今后类似零部件的生产积累了一定的经验。

参考文献

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1井筒的腐蚀现象

井筒被腐蚀的现象基本上可以分为均匀腐蚀及局部腐蚀两种情况，局部腐蚀导致的腐蚀穿孔产生的危害最大。局部腐蚀的产生主要有以下几种情况：缝隙腐蚀、相变诱导腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀等。井筒内部的流体运动状态，油气开采的方法，液面以及井的油管外环形的天然气（或空气）介质的组成等，与油管和套管腐蚀破坏的速度及分布息息相关。井下封隔器没有的气井的油管外壁比内壁腐蚀的可能要严重。油管内壁的流体具有流动性，凝析水很难在油管内壁吸附，容易造成电池腐蚀，所以内壁的腐蚀相对较轻；腐蚀介质进入后容易在油管外表面形成冷凝，从而附着在油管外壁上产生腐蚀电池，比较疏松的硫化铁膜附着在管壁上，金属和硫化物接触会形成电偶腐蚀。均匀腐蚀的危害性相对比较小，分布在整个管壁上。还有点蚀、流场诱导腐蚀、缝隙腐蚀、垢下腐蚀、应力腐蚀、部分腐蚀等。套管孔蚀经过了如下形成过程：钢铁自身有不均匀的组织，其表面有选择性吸附的腐蚀介质。腐蚀产物不完整的覆盖在套管表面上，加之氯离子破坏表面膜等导致油管表面在这些区域形成活性点。活性点多后就发展为孔蚀核。腐蚀介质在表面的选择性吸附、腐蚀产物在表面覆盖的不完整性、氯离子对表面膜的破坏作用等因素，造成在套管表面的这些区域形成活性点，众多活性点彼此消长逐步发展成为孔蚀核。

2井筒的防护措施研究

针对井筒的腐蚀状况，国内外的大型石油公司普遍采用的防腐措施为以下几种：有机高分子聚合物涂层或内衬里、化学镀、耐蚀合金和耐蚀钢、耐蚀钢内衬里、添加化学缓蚀剂。

2.1腐蚀耐受力强的合金和腐蚀耐蚀力强的钢铁的应用及使用条件

可靠性最高的油井管，耐腐蚀合金，或使用抗腐蚀钢。在高温，高压，高产油井恶劣的腐蚀性环境中，应优先考虑使用耐腐蚀的合金耐腐蚀钢。由于石油工业中使用的耐腐蚀合金或耐腐蚀钢的各种各样的需要，所以有针对性地选择的适应钢的温度，二氧化碳，硫化氢，氯离子含量。昂贵的耐腐蚀合金或耐腐蚀钢要求一定的使用条件。所以，严格的实验室模拟试验和相关的技术和经济评估是至关重要的。

2.2内衬抗蚀力强的舍金或抗蚀力强的钢系列

在恶劣的环境中研究油井管腐蚀机理和保护涂层的管道，以减少腐蚀钢材或耐腐蚀合金管的成本。普通管插入薄壁耐腐蚀钢，机械或液压内衬管道和管组合在一起，两端的联合使用的特殊结构。内衬管选用选镍基合金。这种类型的管子具有较高的可靠性，价格低于整体的耐腐蚀钢的50%以上。衬有耐腐蚀合金或耐腐蚀的钢管，在基管的选择和油套管环空流体的腐蚀性组分的类型和含量有关：

（1）普通型的碳钢油管用在外层，如c95、NT80SS、Clol等抗硫钢种，用在含硫化氢气井中。

（2）普通钢种用在外层，用于不含硫化氢环境。

2.3井筒内涂层

MPS涂料的性能特点如下：耐热性好，在长期使用的条件下温度可达170℃。经过特殊处理，你可以用在220℃的环境中。良好的耐化学性，迄今尚未发现在有机溶剂中的溶解涂层在200℃以下。即使在高温下，可以保持优异的机械性能，高强度和良好的刚性，表面硬度高，具有优良的耐蠕变性和耐疲劳性，刚性。经过评估，耐侵蚀/磨损性能比国外高出10倍左右，非常适合高侵蚀环境的最好的涂层。油管，用于减少管和管道的流动阻力。高度的灵活性和双疏水性，低摩擦系数，可以改变的润湿状态的壁承受交变载荷，并具有疏油性和疏水性等性质，对于防结蜡和结垢有帮助。

2.4内衬含有聚合物材料

玻璃钢的内衬，油管腐蚀薄壁衬套穿透普通的空间管的空腔，油管和衬圈与一个特殊的填充材料的粘合剂。管端用“T”型的密封件密封，“o”在中间的耦合，与端面的两个特殊钢型橡胶密封环密封，形成连续和完整的腐蚀衬里。

2.5添加化学腐蚀抑制剂，防腐蚀的化学抑制剂的过程是简单的，耐腐蚀性更好

腐蚀抑制剂的基本原则是极性基团上物理吸附或化学吸附，形成吸附在金属表面上的腐蚀抑制剂的抑制剂分子。因此，一方面，改变了金属的表面和界面性质的充电状态，有稳定化的倾向。所以，在金属表面的能量状态，并且改变的腐蚀反应的活化能，蚀刻速度变慢，另一方面，抑制剂对非极性基团的吸附到金属表面上以形成层的疏水性保护膜，障碍和有关的腐蚀反应的电荷或物质转移的腐蚀速率降低。然而，对于深的石油和天然气井，井筒温度和压力管速度，使用的腐蚀抑制剂的效果，还需要严格的评估。

2.6电化学保护法

目前，该系统的开发石油和天然气领域的电化学保护阴极保护牺牲阳极保护。然而，在地下的液体环境中的酸性条件下，不适合采用牺牲阳极的阴极保护措施，这将导致阴极油在恶劣环境下油井管腐蚀机理的保护涂层，氢的析出以产生氢腐蚀。对于深井的技术的使用无效。

2.7化学镀

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一、前言

在原油开发生产过程中，随着设备设施的长期运行，石油、天然气中的硫对工艺设备和储罐设备的腐蚀也日益加重，其中比较常见的腐蚀产物硫化亚铁危害最大。

硫化亚铁自燃案例

2012年8月19日，石西气站全站停机，石西集中处理站对两台除油器进行清洗，下午18点30分放压结束，对关联工艺管线进行隔离封堵后，打开除油器人孔，再次检查隔离封堵措施确定并无问题，准备用蒸汽车对除油器内进行蒸煮，就在此时现场监护人员突然发现2#除油器的人孔有黑烟冒出并带有刺激性气味。现场监护王某判断冒烟现象是由于打开人孔后，空气进入除油器内，与除油器内部罐壁的硫化亚铁发生氧化反应，放出大量热量引发硫化亚铁自燃，随即将现场情况逐级汇报，同时启动了应急预案。

二、 硫化亚铁产生途径及自燃机理

1.硫化亚铁产生途径

硫化亚铁（FeS）是黑褐色六方晶体，难溶于水，密度4.74g/cm3，熔点1193℃。硫化亚铁产生的途径比较多,大致可归纳为以下几方面：

1.1硫与铁直接发生化学反应生成硫化亚铁。

化学反应方程式为:

Fe+ S= FeS

生成的硫化亚铁结构比较疏松, 均匀地附着在设备及管道内表面,容易人工清除。

1.2大气腐蚀生成硫化亚铁

装置停工或闲置过程中,设备附件长期暴露于空气之中,会造成大气腐蚀,从而生成铁锈。铁锈由于不易彻底清除掉,在生产中就会与硫化氢作用生成硫化亚铁。

化学反应方程式为:

Fe+ O2+ H2O Fe2O3+H2O

Fe2O3+H2O +H2SFeS + H2O

该反应比较容易进行, 防腐不好的设备产生硫化亚铁的可能性较大。

1.3电化学腐蚀反应生成硫化亚铁

当有水存在时,储存介质内含有的硫化氢和硫醇对油罐罐底、罐壁和罐顶内侧金属有很明显的腐蚀性。

硫化氢溶于水并水解, 反应化学方程式为:

H2S = H++HS –

HS-=H++S2-

这是一种电化学腐蚀过程:

阳极反应:Fe Fe2++2e；

阴极反应:2H++2eH2(渗透钢中)。

Fe2+与S2-及HS-反应化学方程式为:

Fe2++S2- = FeS

Fe2++ HS-=FeS+ H+

2.硫化亚铁自燃机理

硫化亚铁及铁的其它硫化物在空气中受热或光照时，会发生如下反应： FeS+3/2O2=FeO+SO2+49kJ

2FeO+1/2O2=Fe2O3+271 kJ

FeS2+O2=FeS+SO2+222kJ

Fe2S3+3/2O2=Fe2O3+3S+586KJ

根据燃烧理论，燃烧发生有3个基本条件，即：可燃物、助燃物、点火源。油罐硫化亚铁自燃必须在以上3 个条件具备的情况下才会发生，3个基本条件的形成过程如下：

2.1可燃物

通常油品的沸点都比较低，且具有较高的挥发性。在油罐内，挥发出的蒸气不容易扩散出去，而是聚集在罐内，这样就为燃烧或爆炸储备了大量油气。

2.2助燃物

在设备检修过程中，当油罐排液、放空泄压后，一般都会打开人孔，进行蒸罐或通风作业，这时氧气就会不断进入罐内，为燃烧或爆炸创造了条件。

2.3点火源

由于油品未经去杂质处理或杂质处理不彻底，里面含有一些还原性杂质。通常天然油品含有的还原性杂质主要是低价态的硫的化合物，比如硫化氢(H2S)，它和钢制油罐容易发生氧化还原反应,随着反应温度升高，放出的热量也相应增加，氧化还原反应产生的能量足以引起油气的燃烧或爆炸。随着气温升高，热量不断积累，使铁锈表面油膜及水分蒸发掉，与空气直接接触，最后引起干燥的硫化亚铁发生自燃，并引燃油罐油气发生闪爆。

三、预防硫化亚铁自燃事故的措施

1.从源头治理，控制硫化亚铁生产

单井井口脱硫工艺

单井井口脱硫工艺就是在天然气中硫化氢含量高的单井安装脱硫装置，添加强氧化性脱硫剂将单质硫、硫化氢及其他类型的硫化物氧化后脱除，操作简单，脱硫效率高，有助于减轻地面系统金属管线、设备的腐蚀。

2.做好设备防腐，防止硫化亚铁产生

做好设备防腐，采用涂料保护、渗铝、化学镀、阴极保护等技术防止硫腐蚀。

2.1涂料保护技术

涂料保护法是储罐防腐常用措施之一，己开发出一系列新型防腐涂料，其中对储罐防H2S腐蚀采用WF-40型和WF-70-1型涂料、E1涂料、环氧-呋喃涂料、氧酚醛涂料和聚氨酯涂料效果较好。

2.2渗铝技术

渗铝材料在多种介质中具有良好的耐蚀性，如耐高温硫、环烷酸、低温硫化氢等腐蚀。由于渗铝后的金属材料表面显微硬度增加，同时还具有良好的耐磨性能。

2.3化学镀技术

化学镀是利用合适的还原剂，使溶液中的金属离子有选择的在经催化活化的表面上还原析出，成为金属镀层的一种化学处理方法。化学镀镍防腐蚀效果好，与碳钢相比，可延长设备使用寿命2-5倍。含硫原油工艺设备经常受到H2S，SO2等腐蚀介质侵害，采用化学镀镍后取得了明显效果，该技术已在高硫加工设备中得到了应用。

3.对设备改进，增加内喷淋装置

在储罐内的上部设置消防喷淋盘管。当油罐内油品已经抽空，要求进行清罐作业时，为防止在清罐过程中硫化物氧化放热引起自燃，保障人身安全，可开启罐内喷淋设施，降低温度，从而降低火灾危险性，预防事故的发生。

4.采用化学处理方法消除硫化亚铁

易产生硫化亚铁部位, 可采用下述化学方法处理:

4.1酸洗：可用稀盐酸清洗来消除硫化亚铁，但会释放出硫化氢气体，需额外加硫化氢抑制剂，以转化并消除硫化氢气体。

4.2鳌合物处理：特制的高酸性鳌合物在溶解硫化物沉淀时非常有效，不会产生硫化氢气体，但实际价格较昂贵。

4.3氧化处理：可用氧化剂高锰酸钾氧化硫化物，具有使用安全、容易实施的优点。

四、停工检修过程中注意事项

1.施工前做好预防硫化亚铁自燃事故预案。

2.检修中控制可燃气体含量，防止因硫化亚铁自燃而发生着火爆炸事故。

3.检修时应严格控制容器内温度。

4.管线、设备吹扫清洗时，对弯头、容器内部拐角等盲区要特别引起注意，打开人孔前，应仔细检查低点排污是否畅通，是否排尽残液，确保吹扫质量，防止残油及剩余油气的存在，从而避免硫化亚铁自燃引发火灾和爆炸。

5.检修期间，特别是在气温较高的环境下，必须加强对检修现场的巡查，发现硫化亚铁自燃，应及时处理。

篇（7）

2电子信息智能纺织品导电材料的制备

近年来，研究人员在电子信息智能纺织品导电材料的制备方面做了大量研究，笔者通过分析归纳将不同导电材料的制备方法分为4类，如图2所示。2．1混入法2．1．1编织法将导电纱线整合在织物结构中LiuY．［6］等人设计出一种应用在智能纺织品上的柔性可伸缩的磷酸铁锂电池，将LiFePO4作为阴极，Li4Ti5O12作为阳极，固体聚氧化乙烯电解质作为分离层铺在阴极和阳极之间，然后将这3层放置在液体聚合物溶液中，在50℃下使溶液蒸发，最后3层合并在一起成为一个电池条。由于该种材料具有热塑性，故此条状电池可以被切断或者拉伸，并混入织物中。据报道，单个的电池条只能提供约0．3V的电压，若将8个聚合物电池条与棉布材料编织在一起(见图3)，用铜和铝作为导电线把它们串联起来，可以支持1个3V的发光二极管(LED)持续发光数小时(见图4)。图3电池条织入棉织物形成的导电线程图48个聚合物电池条供1个3伏LED灯发光KinkeldeiT．［7］等人提出一种纺织品一体化的电子鼻系统织物(见图5)，将4种非导电聚合物分别在四种相应的溶剂中溶解，同时加入炭黑作为导电的填料，利用超声波震荡使颗粒分散均匀，从而制成4种不同聚合物复合材料的气体传感器。当气体传感器吸收有机溶剂后膨胀，聚合物内部的炭黑填料颗粒之间的距离会增加，使传感器的电阻发生变化。据报道，若使用柔性聚合物基板作为气体传感器的载体，将柔性聚合物基板形成的薄膜条(见图6)作为衬纬织入织物，在经向织入导电丝与柔性薄膜条接触，检测接触点的电阻变化，可以识别不同的溶剂蒸汽并对其进行分类。图5被织入织物的电子鼻系统图6基于柔性聚合物基材制成的薄膜条ZyssetC．［8］等人选用柔性塑料基板作为电子元件的载体，将它们切成条状编织进纺织品。通过织入导线，在导线、条状柔性塑料基板以及接触点之间形成相互连接而成的总线拓扑型的编织网络(见图7)。据报道，导线和柔性塑料基板之间的接触点可承受20N的剪切应力，若将温度传感器集成到条状塑料基板上，织物的抗弯刚度将提高30%。图7带有导条和导线的机织物照片2．1．2改变纱线结构设置导电层和不导电层Gu，J．F．［9］等人开发出一种高灵活度的、基于导电聚合物而制备的具有高电容性能的纤维。通过在两个低密度聚乙烯的绝缘片之间添加一种导电聚合物，从而创建一个简单的卷状电容器，然后把它们卷成一个圆柱体，放进高密度聚乙烯。通过加热，经小孔喷出纺丝，形成一个直径小于1mm的纤维。据报道，该电容纤维(见图8)容纳电荷的能力相当于同轴电缆的1000倍。图8中心具有两个电极的圆柱形电容器纤维GuoL．［10］等人设计了一种基于针织物的传感器，将不锈钢纤维作为导电纱线的外包纱线，将聚酰胺/莱卡的混合纱线作为芯纱，制作具有导电性能的包芯纱，然后制成针织物并测量其导电性能。据报道，以聚酰胺/莱卡混合纱线作为芯纱制成的针织物，其导电性能相对于以聚酰胺单一纤维作为芯纱制成的针织物有所提高。BaeJ．［11］等人提出一种用于操作电容式触摸屏面板的导电织物，将镀银的尼龙丝作为芯丝，将50/50棉/羊毛混纺纱作为外包纤维，利用传统的环锭细纱机制造导电纱线(见图9)。据报道，使用该种导电纱线可以织成具有导电性能的纬编针织物，采用该种纬编针织物制作的手套。可用于在极端寒冷的气候下操作电容式触控面板的屏幕。图9导电的环锭纺包芯纱的横截面2．2化学镀法张碧田［12］等人选用尼龙织物作为待镀织物，经表面粗化、胶体钯溶液活化及解胶处理后，进行化学镀镍。据报道，镀层中磷含量较低，有利于改善镀镍织物的导电性能，提高其电磁屏蔽的效果。甘雪萍［13］等人将涤纶作为基布在一定浓度的NaOH溶液中浸泡去油，然后在含有强氧化性的酸性KMnO4溶液中进行粗化处理，经SnCl2和HCl的敏化处理以及PdCl2和HCl的活化处理后，再进行化学镀铜和化学镀镍。据报道，织物的表面比电阻随着镀铜量的增加而显著减小，镍磷合金镀层质量的增加只能使织物表面电阻略有下降，见图10。纤维表面随着铜的不断沉积而变得光滑，但是镀铜时间达到15min时，纤维表面开始出现一些圆形的瘤子，并且经过化学镀镍处理后不能被镍层覆盖。图10织物化学镀铜、镍后的SEM照片2．3聚合法2．3．1气相沉积聚合法杨楠［14］设计出一套制备聚吡咯导电织物的方案，以纬平针织物作为基布，经过NaOH溶液的去油处理后，将试样经过一定浓度的对甲苯磺酸水溶液进行掺杂剂掺杂处理，再将试样经过一定浓度的FeCl3•6H2O乙醇溶液进行氧化剂掺杂处理，最后让吡咯蒸汽缓慢均匀地沉积在处理过的织物试样上，得到聚吡咯导电织物。2．3．2现场吸附聚合法狄剑锋［15］等人选定以锦纶/氨纶长丝共同编织的经编针织物作为基质，制备聚苯胺/锦纶/氨纶复合导电织物。首先将锦纶/氨纶织物试样浸入苯胺单体溶液进行单体吸附处理，然后将处理后的织物置于氧化剂过硫酸铵和盐酸反应液中，制得墨绿色的聚苯胺复合导电织物，再用盐酸、丙酮、去离子水分别洗涤至溶液为无色，烘干后即得到聚苯胺/锦纶/氨纶复合导电织物。2．3．3液相化学吸附聚合法胡沛然［16］等人以棉织物为模板，通过简单的“浸渍－干燥”过程，制备得到规则的氧化铟锡导电网络，再将其与聚二甲基硅氧烷树脂复合，得到复合柔性导电材料。据报道，氧化铟锡导电网络/聚二甲基硅氧烷柔性导电复合材料弯曲后的电阻率从20Ω•cm增长到80Ω•cm，仅增加了3倍，在弯曲同样的角度后，氧化铟锡纳米颗粒/聚二甲基硅氧烷柔性导电复合材料的电阻率从20Ω•cm快速上升到超过1000Ω•cm，增长了近50倍，导电性能下降非常明显，因此得出，氧化铟锡导电网络的使用能够在弯曲状态下有效地保持材料稳定的电学性能。2．3．4电化学聚合法Kim［17］等人采用电化学聚合法对锦纶/氨纶混纺织物进行聚合，在不同的聚合条件、伸长率和重复拉伸次数下测量织物的导电性能。据报道，织物伸长率在40%时，其导电灵敏度达到最大，如果再增加则伸长率变化不明显。导电织物的导电率会随着拉力的增加而稍微下降。2．4纳米涂层整理LimZ．H．［18］等人提出一种氧化锌纳米棒导电纺织品，让氧化锌纳米棒在普通的棉织物纤维上均匀生长，最后得到高结晶度的纳米棒导电织物。经过机械性能测试可知，纳米棒织物有较强的抗压和耐水洗性能，在室温下，该导电织物可用于气体和光学传感器，用来检测氢气和紫外线。ZhangW．［19］等人用单壁碳纳米管制备导电纱线，使用聚乙烯亚胺对棉纱进行预处理，用以提高碳纳米管的亲和力，然后将基于碳纳米管制备得到的导电纱线作为化学电阻，通过检测其电阻变化，可以在室温下检测氨气的浓度，制成氨气传感器，见图11。

篇（8）

3.玉米不同生育期微生物群落研究徐瑞富，刘起丽，王一涵，XuRuifu，LiuQili，WangYihan

4.大豆动态株高及其生长速率与产量的相关分析黄中文，王伟，徐新娟，李金英，卢为国，HuangZhongwen，WangWei，XuXinjuan，LiJinying，LuWeiguo

5.南瓜主要病害与果实性状的相关及回归分析李新峥，孙丽，杜晓华，赵书青，LiXinzheng，SunLi，DuXiaohua，ZhaoShuqing

6.氨基酸液肥对美人酥梨果实品质和产量的影响张传来，周瑞金，金新富，刘建国，ZhangChuanlai，ZhouRuijin，JinXinfu，LiuJianguo

7.苹果和梨自交不亲和程度的荧光显微观察周俊国，扈惠灵，张慧蓉，王娟，ZhouJunguo，HuHuiling，ZhangHuirong，WangJuan

8.基本培养基及植物生长调节剂对牡丹组培苗生根的影响刘会超，贾文庆，LiuHuichao，JiaWenqing

9.水杨酸复配物诱导黄瓜幼苗对枯萎病的抗性研究石明旺，宋以星，胡锐，ShiMingwang，SongYixing，HuRui

10.两种测定杂色云芝胞外多糖方法的比较贾翠英，张玉辉，李兰，JiaCuiying，ZhangYuhui，LiLan

11.赤霉素和多效唑对梨花粉萌发和花粉管生长的影响周瑞金，张传来，ZhouRuijin，ZhangChuanlai

12.重金属污染土壤的植物修复牛立元，NiuLiyuan

13.新乡市城市绿地系统景观格局分析周凯，魏景沙，王智芳，曹娓，ZhouKai，WeiJingsha，WangZhifang，CaoWei

14.小麦非淀粉多糖与木聚酶对大鼠小肠形态结构的影响贺永惠，王清华，王艳荣，苗志国，刘长忠，何云，HeYonghui，WangQinhua，WangYanrong，MiaoZhiguo，LiuChangzhong，HeYun

15.猪繁殖与呼吸综合征组织病理学变化马金友，刘俊伟，余燕，徐之勇，王天有，MaJinyou，LiuJunwei，YuYan，XuZhiyong，WangTianyou

16.河南科技学院学报（自然科学版） 不同水平有机硒铜锌对肉鸡生长性能及屠体性状的影响葛亚明，宁红梅，李敬玺，魏晓星，张阳阳，GeYaming，NingHongmei，LiJingxi，WeiXiaoxing，ZhangYangyang

17.禽流感病毒HA及NA基因序列比较分析胡建和，王青，杭柏林，王三虎，刘兴友，HuJianhe，WangQing，HangBolin，WangSanhu，LiuXingyou

18.载铜壳聚糖微粒抗菌性能的研究苗志国，李国旺，刘长忠，常新耀，王永强，MiaoZhiguo，LiGuowang，LiuChangzhong，ChangXinyao，WangYongqiang

19.超声波处理对淀粉性质及其酶解产物分子特性的影响孙俊良，SunJunliang

20.响应面法优化高凝胶性磷酸单酯淀粉制备工艺研究李光磊，庞玲玲，曾洁，LiGuanglei，PangLingling，ZengJie

21.香菇碱溶性多糖提取工艺的研究李波，芦菲，南海娟，LiBo，LuFei，NanHaijuan

22.征稿简则

23.澄清方法对山楂浸提汁澄清效果影响的研究梁新红，张磊，LiangXinhong，ZhangLei

24.溶胶凝胶法制备混合硅烷毛细管整体柱张裕平，陈娜，叶雄文，杨占军，ZhangYuping，ChenNa，YeXiongwen，YangZhanjun

25.自制萃取头固相微萃取测定水中的有机磷杀虫剂冯喜兰，田孟魁，荆瑞俊，FengXilan，TianMengkui，JingRuijun

26.稻秆与煤混烧床料聚团的试验研究马孝琴，MaXiaoqin

27.化学镀镍工艺的镀速优化研究刘贯军，马孝琴，王光宏，韩丽轩，安阳春，LiuGuanjun，MaXiaoqin，WangGuanghong，HanLixuan，AnYangchun

28.不锈钢精密车削表面粗糙度试验研究马利杰，张明猛，赵永华，毛贻标，MaLijie，ZhangMingmeng，ZhaoYonghua，MaoYibiao

29.ω介子的产生和吸收反应截面李玉琦，范吉钰，LiYuqi，FanJiyu

1.小麦品种百农矮抗58茎秆特性分析冯素伟，李笑慧，董娜，胡铁柱，李淦，茹振钢

2.新棉503品种产量构成因素与结构指标分析李哲，刘光萍，杨香玲

3.棉花新品种数量性状的主成分分析与通径分析齐子杰，刘光萍

4.樱桃品种果实中营养元素含量的光谱测定张传来，贾文庆，荆瑞俊，王尚堃，柴立英

5.毛白杨无性系冠幅、冠长与生长的相关性研究汪泽军，李福英，阎东峰，李顺灿，张玲玲

6.黄连木种子小蜂物候期与防治时期关系李福英，李顺灿，张永才，何长敏，张玲玲

7.脂肪酶产生菌的紫外诱变选育张敏，黎继烈，蒋丽娟，王卫，袁强

8.不同预处理方法对测定饲料微量元素含量的影响葛亚明，宁红梅，李敬玺，刘俊伟，安志兴，魏继涛，侯向红

9.副猪嗜血杆菌病病原的分离培养与PCR鉴定余燕，邵林，郑红玉，孟莎莎，李前瑞

10.固体超强酸Ni2+-SO42-/ZrO2-Al2O3催化合成己二酸二异辛酯田孟超，冯喜兰，冯义昌

11.La-TiO2/Al复合薄膜的制备及其光催化性能研究亓新华，黄建华，刘明洋

12.锂离子电池正极材料LiNi1/3CO1/3Mn1/3O2的合成井玉龙

13.低聚壳聚糖的性质和应用研究俞露，文九巴，陶建中

14.轴向振动钻削的排屑性能分析马利杰

15.波状挡边带支撑装置的设计与应用郑继旺，滕敏，胡盈真，洪新华

16.柴油-CNG电控双燃料发动机的试验研究与开发冯启高，傅宇，

17.纳米碳管表面化学镀镍的两种方法比较姚娇艳，贾德宇

18.液体流量计在线校准方法探讨任晓燕，胡博HttP://

19.多弹种武器三自由度数学模型及仿真鲁高奇，赵存华

1.SARS肺组织毒的分离及其全基因组cDNA文库的构建胡建和，赵坤，王丽荣，杭柏林，李任峰，王三虎，刘兴友

2.RNA干扰作用探究张新环，ZHANGXin-huan

3.氮在碳纳米管结构变化中的作用河南科技学院学报（自然科学版） 曾峰，王必本

4.早播下提高超甜玉米田间出苗率的研究黄中文，王英

5.中熟中粳糯新品种盐糯12的选育与高产栽培技术李进永，张大友，徐殿云，董军芳，邵风康

6.硫对小麦籽粒蛋白质和淀粉含量的影响韩占江，王伟华，胡尚连，，郜庆炉

篇（9）

我国的塑料模具技术水平在工业化进程中取得了巨大的进步，但与发达国家的塑料模具技术水平相比，仍存在着很大的差距，我国塑料模具技术水平有着很大的提升和发展空间。如何提高塑料模具使用性能及使用寿命，是当前塑料模具研究的一大课题。对塑料模具表面进行强化处理可以提高塑料模具表面硬度、耐磨性及耐蚀性，进而有效提高其使用性能及使用寿命。

1 塑料模具概述

塑料模具，即在塑料加工工业中与成型机配套使用，使生产出的塑料制品构型完整、尺寸精确的工具。例如，组合式塑料模具可以用于压塑、挤塑、吹塑、注射、低发泡成型等多种制作方式，组合式塑料模具一般由凹模和凸模组成。其中，凹模具有可变型腔，由凹模组合基板、凹模组件、凹模组合卡板组成；凸模具有可变型芯，由凸模组合基板、凸模组合卡板、凸模组件、侧截组合板、型腔截断组件组成。我们可以通过凹模、凸模、辅助成型系统的组合变化来加工不同形状、不同尺寸的塑料制品。

由于塑料品种繁多，加工方法多样，塑料成型机及塑料制品结构有繁有简，所以相应的，为满足塑料制品的生产要求，塑料模具的种类和结构形式种类也是多种多样的。由于不同塑料制品的成型方法不同，对应不同工艺要求，塑料模具可以分为挤出成型模具、注射成型模具、高发泡聚苯乙烯成型模具、吸塑成型模具等。

2 塑料模具性能要求及其失效形式

2.1 塑料模具性能要求

塑料模具与成型机配套使用时，温度一般在150℃至200℃，这表明了塑料模具的使用过程中不但受到压力作用，同时也受到温度作用，依据塑料模具的使用环境及加工方法我们可以归纳出塑料模具的基本性能要求：（1）良好的型腔表面光滑度。高品质的塑料制品对型腔表面的粗糙值有很高的要求，塑料模具的型腔表面应进行抛光处理，减小表面粗糙度，一般来说，表面粗糙度应低于0.4um，以保证塑料塑料成品外观良好且便于脱模。（2）足够的表面硬度及耐磨抗蚀性。模具在工作过程中会受到较大的压力和摩擦力，为保持模具形状精度及尺寸精度，塑料模具成型面硬度必须保持在50～60HRC以下，塑料模具表面具有足够的硬度，从而确保模具的刚度和耐磨抗蚀性符合技术要求。（3）优良的切削加工性。塑料模具有时要根据实际情况进行相应的切削加工和钳工修配，所以塑料模具用钢应具有适宜的硬度，以确保切削加工的顺利进行。（4）良好的热稳定性。由于塑料模具结构的复杂性，很难对成型模具进行二次加工，所以塑料模具制作过程中应选用热稳定性较强的材料作为原料。保证塑料模具具有较小的变形率以及较小的尺寸变化率，保证塑料模具的尺寸精度及表面粗糙度。

2.2 模具的失效形式

塑料模具的失效形式主要有：成型面磨损及腐蚀、塑性变形、断裂。

成型面磨损是指物料对模具成型面的摩擦作用使成型面产生拉毛现象，其根本原因是模具与物料间的磨擦作用。成型面的磨损程度与塑料制品生产过程中的压力、温度、物料变形、等多种因素有关。成型面的腐蚀则是指塑料制品生产过程中产生的腐蚀性气体对模具型腔面产生腐蚀作用。此外，模具如果同时发生磨损与腐蚀现象，两种现象交叉作用，也会加速模具的失效。

模具在持续受压、受热作用下，容易产生局部塑形变形而导致模具失效，这种失效形式称为塑形变形失效。发生变形失效的根本原因是模具型腔表面硬化层厚度过低，模具变形抗力不足或模具热处理时组织结构发生变化。

塑料模具结构过于复杂，在成型过程中存在的较薄的部位或者塑料模具回火处理不足，在塑料制品生产时受压力及温度的作用容易产生断裂，称为断裂失效。断裂失效是失效形式中危害最大的一种失效形式。

3 塑料模具表面处理技术

塑料模具的表面处理按照其工艺特点可以分为表面热处理、电镀及化学镀、气相沉积等。

3.1 塑料模具表面热处理

塑料模具表面热处理包括表面淬火和化学热处理两类。表面淬火是通过对模具表面进行淬火等热处理，目的是通过模具表面的温度发生较大变化，改变其组织性能。热处理过程中，模具表面忽冷忽热，使表层发生硬化，内部保持其韧性，使得模具变形小且性能增强。化学热处理一般包括渗碳、渗氮、渗硫、渗硼等，化学热处理能有效提高模具表面的耐磨性和强度，其中，渗碳、渗氮、碳氮共渗是最常应用的几种塑料模具表面化学热处理的方法。

3.2 电镀和化学镀

塑料模具表面电镀包括金属电镀及复合电镀两类。对模具表面进行电镀处理温度低，塑料模具易加工是电镀的显著优点，常用的电镀有镀铬、镀镍等。复合电镀是指电镀过程中，金属与电镀液中的固体微粒同时沉积从而形成镀层，固体微粒可以按照性能需求选择不同材料，复合电镀可以增强模具表面的耐磨性、耐蚀性及耐热性。化学镀的均镀能力以及深镀能力优于电镀，化学镀可以使模具表面镀层厚度均匀，镀层致密且空隙较小。化学镀的另一优点是化学镀设备简单，操作简便。

3.3 气相沉积

气相沉积是利用气相中发生的化学、物理过程，在模具表面形成成分为金属、非金属、化合物等装饰性或功能性涂层。气相沉积按照表面涂层成膜原理的不同可分为化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体增强化学沉积等三种。经过气相沉积处理后，模具表面可具有较高的抗磨性、耐蚀性和抗氧化性，能显示提高模具的性能及使用寿命。

4 总结

对模具表面强化技术的研究可以充分发挥塑料模具的发展潜力，有效提高塑料模具的性能及使用寿命，对推动我国塑料制品行业以及我国国民经济的发展有重大意义。我们应重视模具表面强化处理的理论研究及应用研究，积极研发先进设备，以进一步推广塑料模具的应用范围。

【参考文献】

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生活中处处有化学，化学与生活的联系日趋密切，为现代生活的方方面面都提供了便捷，对科技的进步也起到重要的作用。如下所述是从几个纬度来解析化学在各个领域的应用。

一、化学在衣食住行方面的应用

“民以食为天”，我们吃的粮食离不开化肥、农药这些化学制品。1909 年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍，如果没有他发明的这个化学技术，那么世界上就有一半的人得不到温饱。加工制造色香味俱佳的食品就更离不开各种食品添加剂，如，甜味剂、防腐剂、香料、味精、色素等等，它们多是用化学合成方法或化学分离方法制成的。转基因食品、生态环保型服装、智能材料等无不是化学给我们带来的福音。山梨酸钾，食用防腐剂，现在都是工业生产的，使得火腿肠等诸多熟肉食品、泡菜食品等可以比较长时间保存。亮蓝等食用色素，也是工业生产的，使得我们的饮料色彩斑斓。

化学分析使我们知道，印度古工艺陶瓷餐具含铅，会使人中毒，于是我们不再用印度古工艺陶瓷餐具用餐了，避免了大量印度、西亚以及欧洲的人因为餐具食物中毒。衣服的面料大都是化工产品，吃的食品药品需要化学合成，建造房屋时水泥、涂料等都是化学品，汽车行驶需要使用汽油亦是化工产品。

再看我们住的房子，石灰、水泥、钢筋，窗户上的铝合金、玻璃、 塑料等材料，哪件不是化学制品。离得了铝合金的木制的窗户，也离不开化学制品油漆，就算不用玻璃吧，像一些贫穷人家用的尼龙布甚至用的报纸，不是化学制品又是什么？还有我们的日常生活用品，如牙刷、牙膏、香皂、化妆品、清洁用品等等无一不跟化学沾边，都是化学制剂。

二、化学在医药学领域的应用

因为有了合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类才能控制传染病，才能缓解心脑血管病，使人类的寿命延长25年。人类的健康成长离不开各种营养品和药品。如果没有这些化学药品，世上不知有多少人要受病魔的折磨，不知有多少人会被病魔夺去生命。

化学是一门是实用的学科，它与数学物理等学科共同成为自然科学迅猛发展的基础，化学的核心知识已经应用于自然科学的各个区域，化学是创造自然，改造自然的强大力量的重要支柱。目前，化学家门运用化学的观点来观察和思考社会问题，用化学的知识来分析和解决社会问题，例如能源问题、粮食问题、环境问题、健康问题、资源与可持续发展等问题。

从公元前1500年到公元1650年，化学被炼丹术、炼金术所控制，为求得长生不老的仙丹或象征富贵的黄金，炼丹家和炼金术士们开始了最早的化学实验，而后记载、总结炼丹术的书籍也相继出现，虽然炼丹家、炼金术士们都以失败而告终，但他们在炼制长生不老药的过程中，在探索“点石成金”的方法中实现了物质间用人工方法进行的相互转变，积累了许多物质发生化学变化的条件和现象，为化学的发展积累了丰富的实践经验。当时出现的“化学”一词，其含义便是“炼金术”。但随着炼丹术、炼金术的衰落，人们更多地看到它荒唐的一面，实际上，化学方法转而在医药和冶金方面得到正当发挥，中、外药物学和冶金学的发展为化学成为一门科学准备了丰富的素材。

基因疗法、干细胞技术、生物质洁净能源、纳米生物技术等，人们要用化学方法不断创造新的化学产品；创造新药品战胜癌症、艾滋病、SARS 等病毒性疾病；战胜老年性痴呆、心脏病与中风等影响健康长寿的顽疾。

从药物的成分来看，绝大部分是化合物，特别是西药中有相当大一部分是人工合成的。再从医药与化学的关系来看，从无机化学到有机化学、再到生物化学，药物就是化学的产物。

三、化学在科学技术领域的应用

航空航天工业是化学镀镍的使用大户之一，比较突出的应用实例是：美国俄克拉荷马航空后勤中心，自1979年以来，以及西北航空公司自1983年以来均采用化学镀镍技术修复飞机发动机零件。

胶体推进剂在航天领域也起到不可或缺的作用，原本使用的 固体推进剂密度大、易贮存和运输，但比冲较低且不能调节燃速， -100- 不能多次启动。液体推进剂比冲较高且能在飞行过程中调节推力， 能多次启动，但它们易燃、易爆、有毒、安全性低，而胶体推进剂可具备固体和液体推进剂的优点。航空航天工业使用的耐高温耐腐蚀材料等绝大多数都是化工合成材料，对我国航天事业的发展起到了巨大的推动作用。

手机也是一个巨大的进步，而手机里高精密的电子板上有许许多多的化工材料以及锂电池的应用都是化学为我们带来的福祉。

四、化学在开发新能源领域的贡献

利用太阳能和氢能源的研究工作都是化学科学研究的前沿课题。材料科学是以化学、物理和生物学等为基础的边缘科学，它主要是研究和开发具有电、磁、光和催化等各种性能的新材料，如高温超导体、非线性光学材料和功能性高分子合成材料等。生命过程中充满着各种生物化学反应，当今化学家和生物学家正在通力合作，探索生命现象的奥秘，从原子、分子水平上对生命过程做出化学的说明则是化学家的优势。

化学与国民经济各个部门、尖端科学技术各个领域以及人民生活各个方面都有着密切的联系。

化学与人类的衣、食、住、行以及能源、信息、材料、国防、环境 保护、医药卫生、资源利用等方面都有密切的联系，它是一门社会迫切需要的实用学科。保证人类的生存并不断提高人类的生活质量，化学与现代生活息息相关。

参考文献：

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中图分类号：TH327

螺杆钻具是目前国内外应用最广泛的一种井下动力钻具，其应用领域遍布常规、非常规油气资源钻井，地质勘探和地下工程。定转子构成的马达是螺杆钻具的核心部件之一，可以把通过二者间隙的泥浆中蕴藏的动能转化成钻头破岩钻进所需的机械能。马达结构复杂，暴露在恶劣的泥浆环境中，受到磨蚀等作用影响，失稳失效问题也日趋普遍，严重影响着螺杆钻具的整体寿命。

1 转子表面磨损过程

相互接触的物体在相对运动中，表层材料不断损失、转移或产生残余变形的现象称为磨损，它是伴随着摩擦而产生的必然结果，包括粘着磨损、腐蚀磨损和磨料磨损等。据统计，约有 80% 左右的机械零件是由于磨损而报废或失效，马达转子也不例外。转子相对于定子高速旋转，做类似于纯滚动的复杂运动，井下工作时，转子与定子暴露在井下泥浆环境中，同时还要受到来自泥浆中对转子有害的化学物质的腐蚀和固态颗粒的磨蚀。这些有害化学物质主要包括为了满足其它钻井工艺需要而添加的各种添加剂和未被有效分离的地层中固有矿物质，而固态颗粒主要是由难以被有效分离的破碎岩屑组成。由于定转子材料不同，转子表面材料强度较高，故粘着磨损轻微，主要磨损原因是腐蚀磨损和磨料磨损，而这二者都来自泥浆作用。为了避免转子与泥浆的直接接触，钻井行业对转子表面进行处理，增加表面涂层来隔离泥浆与转子，目前通常采用的方法是在转子表面电镀硬铬镀层，以增大转子的耐腐蚀性、耐磨蚀性和表面硬度。然而，我国电镀工艺水平较低，转子表面复杂又面积较大，镀层难免存在弱点，导致短时使用后，马达效率显著降低，难以满足现场需要。为转子磨损后，硬铬镀层表面的形态，其中为表面被氯化物腐蚀后出现的孔洞，碎纹和孔洞将导致泥浆与转子基体材料的直接接触，而基体材料的综合性能要远小于硬铬镀层，从而磨损迅速加剧。转子表面出现类似磨损后，定转子无法密封泥浆，马达效率迅速降低，不得不进行返厂修理。

2 试验研究

2.1 试验原理

在确定了主要研究对象的基础上，对螺杆钻具定转子相互运动过程进行分析。螺杆钻具剖面结构转子表面在复杂橡胶定子表面做纯滚动，而转子自身则以定子为基准做行星运动。可以规避了次要因素，将多头转子在定子中的复杂运动简化为单头转子在定子中的纯滚动 。

2.2 试验装置

设计一套基于扭转试验台，用于模拟井下工况，测试镀铬转子表面在不同泥浆环境中磨损规律的试验装置。通过行星机构来实现定转子的纯滚动相互运动，以转子作为行星轮，橡胶定子作为恒星轮，主动轴输出电机转速，带动模拟转子旋转； 行星轴被固定，主动轴在转动时，行星轴所带轴承压紧模拟定子，使得模拟转子在模拟定子内高速转动，构成“定转子摩擦”； 将配置的泥浆充分淋浴在模拟试验装置上，构成井下泥浆环境。

2.3试验测试对象

（1）表面加工工艺。螺杆钻具目前普遍采用的加工工艺是电镀硬铬，受到了使用效果和环保等限制，该工艺愈来愈多地受到诟病，亟待发展新型工艺，如陶瓷镀层、等离子喷涂镀层等。本文研究了 5 种表面加工处理工艺，分别是等离子喷涂碳化钨、等离子喷涂氧化铝、电镀硬铬、化学镀镍、喷焊硬质合金。（2）井下工况（ 泥浆类型）。泥浆添加剂与岩屑是导致转子磨损的主要原因，本文研究 5 种泥浆状态：无水状态，清水、含固相磨粒水、含固相磨粒普通泥浆、含固相磨粒盐水泥浆。清水为日常试验室用水，普通泥浆和盐水泥浆（饱和） 均按照现有工艺配置。含砂指的是泥浆中含有体积分数为0.5% 的不能通过 200目筛网（边长为74μm） 的沙粒。如上所述，本试验的主要研究对象是多种转子表面加工工艺在多种井下工况中的磨损情况，本试验在常温常压条件下进行。

2.4 结果分析

测试不同泥浆作用下，高速运动转子的表面材料径向磨损单位高度所需要的时间。将所得试验数据绘制图表，以表面处理加工工艺试验材料类型（ Type A ～ E） 为横轴，磨损耗时

（ min） 为纵轴。通过试验结果可以看出：（1） 等离子喷涂碳化钨（ Type A） 和氧化铝（Type B） 处理后的转子试样，在各种工况下耐磨效果明显好于其它工艺处理的转子，而以等离子喷涂

碳化钨（ Type A） 效果最佳，电镀硬铬（ Type C） 效果最差；（2） 钻井液中蕴藏的固相对化学镀镍（ Type D）和喷焊硬质合金（ Type E） 的影响明显，对其他加工处理工艺不构成影响；（3） 盐水泥浆对喷焊镍基合金工艺（ Type E） 和电镀硬铬工艺（ Type C） 处理的转子试件的腐蚀作用明显，对其它处理工艺处理转子试件影响不大；（4） 在各种井下工况下，各种螺杆钻具转子表

面材料加工处理工艺与材料耐磨性能逐渐降低（A～E） ，而各种工艺与材料对井下环境的敏感程度不同。

3 结论

通过测试不同泥浆条件下多种转子表面材料的磨损情况，初步发现了不同螺杆钻具转子表面处理加工工艺与材料的损失规律。在保持现有转子表面处理工艺所具有硬度的前提下，如果能提高其抗腐蚀性，将可以提高现有转子的有效工作寿命。工艺允许的情况下，可以在硬铬镀层中加入某些耐腐蚀材料，并在一次加工成型后，提高质检工作要求，对于露底（ 基体材料未被硬铬镀层有效覆盖） 等瑕疵，进行修复，从而从根本上提高转子的稳定性和工作寿命。