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)計了由電解液噴射與循環(huán)系統(tǒng)、脈沖電源、數(shù)控平臺組成的射流電沉積實驗裝置系統(tǒng)，通過圖形電鍍得到了結(jié)合力良好的“NIAT”等圖形沉積層；進行了零件加工實驗，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℃時射流電沉積的電流效率最大，達89％以上。相同條件下采用0.8mm口徑陽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時沉積速率為1.02g/min·dm2。電壓在55V時沉積層硬度最大達514.6HV；提高電解液流速和減小陰陽極距離都可以提高沉積層硬度，電解液流速為0.4m/s時，沉積層硬度為321.4HV ，而在1.1m/s時，硬度為456.1H

3、V；陰陽極距離為30mm時，沉積層硬度為267.4HV，在15mm時為480.9HV。對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小、表面平整的沉積層，但當(dāng)電壓超過45V時，晶粒反而粗大鎳沉積層致密性和表面平整性明顯變差。實驗發(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，超過該電流密度鍍層惡化），射流電沉積實驗得到的本實驗條件射流下最大可用電流密度為820A/dm2（若到達陰極

4、表面的Ni2+全部沉積，則可計算得到理想極限電流密度為1.19*106A/dm2）；通過陰極極化實驗得到的擴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)對電流密度的影響很大，射流電沉積通過改變液相傳質(zhì)而大大提高了電流密度。 脈沖頻率的增加會明顯增加沉積層硬度，脈沖頻率為200HZ時，沉積層硬度為502.1HV，而800HZ時為78

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