Co-Cr合金及其纳米复合镀层的直流/脉冲电镀工艺与性能研究
发布时间：2021-08-02 02:12
金属材料在实际应用中往往由于表面磨损、腐蚀等原因出现性能降低,使用寿命下降等问题。相比于等离子喷涂、高速火焰喷涂、化学气相沉积等手段,电沉积是一种简单而经济的表面处理技术。三价铬电镀作为一种环保而低成本的工艺近年来得到了快速的发展,但单一的铬镀层耐磨、耐腐蚀性较差,通过向镀液中引入共镀金属（例如镍、钴）来优化镀铬层性能是一种有效的手段。钴铬合金由于其良好的耐磨损、耐腐蚀性和生物相容性在机械、化工、航空航天、汽车、医疗以及电子工业方面得到了广泛的应用。本文采用直流和脉冲电沉积方法制备了Co-Cr合金以及Co-Cr-SiO2纳米复合镀层。镀液组成为:Cr2（SO4）3?6H2O 140g/L,CoSO4·7H2O 50 g/L,柠檬酸钠120g/L,甲酸钠65g/L,尿素65g/L,硼酸50g/L,KBr 50 g/L,NH4Cl 50 g/L,糖精0.5 g/L,十二烷基硫酸钠0.2g/L以及纳米SiO2...
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脉冲电流的波形图
图 2.1 本次实验所用电镀装置示意图本次实验制备 Co-Cr 合金镀层的电镀液配方如下:镀液成分 浓度六水合硫酸铬 140 g·L-1七水合硫酸钴 50 g·L-1柠檬酸钠 140 g·L-1甲酸钠 65 g·L-1尿素 65 g·L-1硼酸 50 g·L-1氯化铵 50 g·L-1溴化钾 50 g·L-1糖精 0.5 g·L-1十二烷基硫酸钠 0.2 g·L-1
而镀层的显微硬度则先增大后减小。一般情况下，当电流密度较小时阴极极化作用相对较弱，晶核形成速度较慢且成长速度快，导致镀层的晶粒较粗糙；随着电流密度的增加，阴极极化作用效果增强，过电位也不断增大，阴极表面沉积的金属量增加，电镀速率随之提高，镀层结晶细密紧致，显微硬度也会提高；随着电流密度的进一步增长甚至超过电流密度上限以后，阴极附近缺少金属离子造成氢的析出，导致阴极附近 pH 值快速升高从而生成金属的氢氧化物并夹杂在镀层中，产生麻点、空洞、疏松、烧焦等现象，导致镀层质量下降，显微硬度也随之降低[26]。3.1.3 搅拌速度对镀层的影响对电镀液进行搅拌可以提高电流密度上限值，改善电镀液的分散能力从而提高镀层质量。使用的电镀液配方为：Cr2(SO4)3 6H2O 140g/L, CoSO4·7H2O 50 g/L，柠檬酸钠 140g/L，甲酸钠 65g/L，尿素 65g/L，硼酸 50g/L，KBr 50 g/L，NH4Cl 50g/L，糖精 0.5g/L，十二烷基硫酸钠 0.2g/L。其它工艺参数为：pH 值 2.5；镀液温度 30℃；电镀时间 45 min。电流密度为 150mA/cm2；搅拌速度为 50-300r/min。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲电镀优化金镀层性能的工艺研究[J]. 陈楠,熊瑛,郭亮,田扬超,刘刚. 新技术新工艺. 2016(09)
[2]三价铬电镀工艺研究现状及展望[J]. 周琳燕,古雅菁,欧阳小琴,肖胜辉,张斌斌,万莹,王春霞,冯长杰. 电镀与精饰. 2015(08)
[3]铜基体镀铬的工艺实践[J]. 王照国,陆兴华. 科技信息. 2014(02)
[4]镍–铬–钴合金镀层的电沉积工艺与耐蚀性能[J]. 杨添,彭成章,曹获,向浪. 电镀与涂饰. 2013(11)
[5]化学镀镀层孔隙率对电化学行为的影响及其量化评价[J]. 徐扬,邹勇,栾涛. 功能材料. 2013(06)
[6]石墨对Ni-Cr和Ni-Cr-W复合材料摩擦性能的影响[J]. 张定军,王爱芳,贾均红,吴有智,王文珍. 材料科学与工艺. 2012(04)
[7]工艺参数对Ni-SiC纳米复合镀层硬度的影响[J]. 王琳,孙本良,许为,姜秀明,张雷,林辉龙. 电镀与精饰. 2012(05)
[8]电火花沉积Ni-Cr合金涂层的组织及性能[J]. 高玉新,赵程,易剑. 材料工程. 2012(03)
[9]电泳-电沉积镍基纳米复合镀层Ni-Al2O3的耐蚀性能[J]. 田海燕,朱荻,曲宁松,朱增伟. 腐蚀与防护. 2011(06)
[10]纳米微粒复合镀层的研究进展[J]. 白亚楠,郝建军. 电镀与精饰. 2010(08)
博士论文
[1]脉冲电沉积制备纳米颗粒增强金属基复合材料的研究[D]. 徐瑞东.昆明理工大学 2008
硕士论文
[1]镍铬（Ⅲ）合金及其纳米复合镀层的直流/脉冲电镀工艺与机理研究[D]. 孙健.齐鲁工业大学 2015
[2]蛇纹石添加剂对45钢/镀铬摩擦副磨损自修复实验研究[D]. 石磊.燕山大学 2011
本文编号：3316679
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脉冲电流的波形图
图 2.1 本次实验所用电镀装置示意图本次实验制备 Co-Cr 合金镀层的电镀液配方如下:镀液成分 浓度六水合硫酸铬 140 g·L-1七水合硫酸钴 50 g·L-1柠檬酸钠 140 g·L-1甲酸钠 65 g·L-1尿素 65 g·L-1硼酸 50 g·L-1氯化铵 50 g·L-1溴化钾 50 g·L-1糖精 0.5 g·L-1十二烷基硫酸钠 0.2 g·L-1
而镀层的显微硬度则先增大后减小。一般情况下，当电流密度较小时阴极极化作用相对较弱，晶核形成速度较慢且成长速度快，导致镀层的晶粒较粗糙；随着电流密度的增加，阴极极化作用效果增强，过电位也不断增大，阴极表面沉积的金属量增加，电镀速率随之提高，镀层结晶细密紧致，显微硬度也会提高；随着电流密度的进一步增长甚至超过电流密度上限以后，阴极附近缺少金属离子造成氢的析出，导致阴极附近 pH 值快速升高从而生成金属的氢氧化物并夹杂在镀层中，产生麻点、空洞、疏松、烧焦等现象，导致镀层质量下降，显微硬度也随之降低[26]。3.1.3 搅拌速度对镀层的影响对电镀液进行搅拌可以提高电流密度上限值，改善电镀液的分散能力从而提高镀层质量。使用的电镀液配方为：Cr2(SO4)3 6H2O 140g/L, CoSO4·7H2O 50 g/L，柠檬酸钠 140g/L，甲酸钠 65g/L，尿素 65g/L，硼酸 50g/L，KBr 50 g/L，NH4Cl 50g/L，糖精 0.5g/L，十二烷基硫酸钠 0.2g/L。其它工艺参数为：pH 值 2.5；镀液温度 30℃；电镀时间 45 min。电流密度为 150mA/cm2；搅拌速度为 50-300r/min。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲电镀优化金镀层性能的工艺研究[J]. 陈楠,熊瑛,郭亮,田扬超,刘刚. 新技术新工艺. 2016(09)
[2]三价铬电镀工艺研究现状及展望[J]. 周琳燕,古雅菁,欧阳小琴,肖胜辉,张斌斌,万莹,王春霞,冯长杰. 电镀与精饰. 2015(08)
[3]铜基体镀铬的工艺实践[J]. 王照国,陆兴华. 科技信息. 2014(02)
[4]镍–铬–钴合金镀层的电沉积工艺与耐蚀性能[J]. 杨添,彭成章,曹获,向浪. 电镀与涂饰. 2013(11)
[5]化学镀镀层孔隙率对电化学行为的影响及其量化评价[J]. 徐扬,邹勇,栾涛. 功能材料. 2013(06)
[6]石墨对Ni-Cr和Ni-Cr-W复合材料摩擦性能的影响[J]. 张定军,王爱芳,贾均红,吴有智,王文珍. 材料科学与工艺. 2012(04)
[7]工艺参数对Ni-SiC纳米复合镀层硬度的影响[J]. 王琳,孙本良,许为,姜秀明,张雷,林辉龙. 电镀与精饰. 2012(05)
[8]电火花沉积Ni-Cr合金涂层的组织及性能[J]. 高玉新,赵程,易剑. 材料工程. 2012(03)
[9]电泳-电沉积镍基纳米复合镀层Ni-Al2O3的耐蚀性能[J]. 田海燕,朱荻,曲宁松,朱增伟. 腐蚀与防护. 2011(06)
[10]纳米微粒复合镀层的研究进展[J]. 白亚楠,郝建军. 电镀与精饰. 2010(08)
博士论文
[1]脉冲电沉积制备纳米颗粒增强金属基复合材料的研究[D]. 徐瑞东.昆明理工大学 2008
硕士论文
[1]镍铬（Ⅲ）合金及其纳米复合镀层的直流/脉冲电镀工艺与机理研究[D]. 孙健.齐鲁工业大学 2015
[2]蛇纹石添加剂对45钢/镀铬摩擦副磨损自修复实验研究[D]. 石磊.燕山大学 2011
本文编号：3316679
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3316679.html
教材专著
