射流電沉積鎳工藝研究.pdf

1、本文利用射流電沉積的原理，自行設(shè)計(jì)了由電解液噴射與循環(huán)系統(tǒng)、脈沖電源、數(shù)控平臺(tái)組成的射流電沉積實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)，通過(guò)圖形電鍍得到了結(jié)合力良好的“NIAT”等圖形沉積層；進(jìn)行了零件加工實(shí)驗(yàn)，獲得了高3mm、直徑7mm,的環(huán)形圓管。 在電壓45V、主鹽濃度280g/L、電解液流速1m/s、溫度為50℃時(shí)射流電沉積的電流效率最大，達(dá)89％以上。相同條件下采用0.8mm口徑陽(yáng)極噴嘴的沉積速率為0.98g/min·dm2，電流效率為68％，而

2、采用1.6mm口徑陽(yáng)極噴嘴的沉積速率為1.09g/min·dm2，電流效率為89.2％；電解液流速為0.4m/s時(shí)沉積速率為0.4626g/min·dm2 ，電流效率為79.8％，而電解液流速為1.1m/s時(shí)沉積速率為1.02g/min·dm2。電壓在55V時(shí)沉積層硬度最大達(dá)514.6HV；提高電解液流速和減小陰陽(yáng)極距離都可以提高沉積層硬度，電解液流速為0.4m/s時(shí)，沉積層硬度為321.4HV ，而在1.1m/s時(shí)，硬度為456.1H

3、V；陰陽(yáng)極距離為30mm時(shí)，沉積層硬度為267.4HV，在15mm時(shí)為480.9HV。對(duì)沉積層表面形貌的研究發(fā)現(xiàn)，在30V~45V內(nèi)提高電壓有利于獲得顆粒細(xì)小、表面平整的沉積層，但當(dāng)電壓超過(guò)45V時(shí)，晶粒反而粗大鎳沉積層致密性和表面平整性明顯變差。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)普通槽鍍下最大可用電流密度為5.569A/dm2（該電流密度下鍍層光亮平整，超過(guò)該電流密度鍍層惡化），射流電沉積實(shí)驗(yàn)得到的本實(shí)驗(yàn)條件射流下最大可用電流密度為820A/dm2（若到達(dá)陰極

4、表面的Ni2+全部沉積，則可計(jì)算得到理想極限電流密度為1.19*106A/dm2）；通過(guò)陰極極化實(shí)驗(yàn)得到的擴(kuò)散控制下極限電流密度為110.7A/dm2，旋轉(zhuǎn)圓盤電極陰極極化得到的極限電流密度為1624.4A/dm2（2000r/min），這表明液相傳質(zhì)對(duì)電流密度的影響很大，射流電沉積通過(guò)改變液相傳質(zhì)而大大提高了電流密度。 脈沖頻率的增加會(huì)明顯增加沉積層硬度，脈沖頻率為200HZ時(shí)，沉積層硬度為502.1HV，而800HZ時(shí)為78

5、4.2HV；占空比的增加會(huì)導(dǎo)致沉積層硬度減小，占空比為1:5時(shí)為802.4HV ，4:5時(shí)沉積層硬度為514.3HV；峰值電流密度的增加也會(huì)增大沉積層硬度，在峰值電流密度為100A/dm2時(shí)候沉積層硬度為385.2HV，400A/dm2時(shí)為786.4HV。 對(duì)不同陽(yáng)極口徑下的恒電壓和恒電流時(shí)的沉積層的金屬分布的研究發(fā)現(xiàn)，沉積主要在陽(yáng)極噴嘴口徑對(duì)應(yīng)的陰極區(qū)域發(fā)生，沉積層頂部平整，說(shuō)明其中心區(qū)域電流密度均勻，且沉積層軸向生長(zhǎng)遠(yuǎn)比橫向