电解镍组织结构及性能研究

发布时间：2020-07-23 19:16

【摘要】：镍的性质较为优良,在冶炼合金、电子电镀、电池、航空航天等领域受到广泛应用。国内现有镍的生产工艺已基本成熟,但电解镍的品质有待提升。因此,本文首先通过室温拉伸、室温冲击等方法研究了不同沉积时间电解镍板的拉伸强度和冲击强度及其影响规律,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜等研究了不同沉积时间电解镍板的微观组织结构,并对其晶体学择优取向、晶粒尺寸和电解镍表面及截面微观形貌进行了对比分析。研究结果如下:随着沉积时间的增加,电解镍表面光亮度减小,沉积层厚度变得不均匀。电解镍板化学成分比较稳定,只是硫含量略高,但符合国家(行业)标准要求。始极片的强度较高,电沉积镍沉积48 h的镍板抗拉强度达到一个较高值,然后随着沉积时间的增加其抗拉强度降低且在一定范围内变化,但波动不大。不同沉积时间电解镍板上、中、下部位的抗拉强度有较小差别,不同电解镍板重力方向拉伸强度略高于水平方向的拉伸强度。拉伸试样断口均为韧性断裂的“杯锥状”,断口由内部大小不一的韧窝和边缘被拉长的类似“波浪状”的形貌两部分组成,中间始极片明显和镍沉积层分离开裂。冲击实验试样具有较好的韧性,适用于镍产品的加工和成型。始极片的上、中部位晶粒均表现为(111)和(200)晶面衍射峰,(200)晶面衍射峰强度较高,下部呈(111)、(200)和(220)晶面衍射峰。沉积时间增加,沉积24 h、48 h的电解镍板呈(111)和(200)晶面衍射峰。从沉积时间72 h开始,沉积96 h、120 h电解镍板的上部或下部均表现为(111)、(200)和(220)面的衍射峰。沉积168 h、192 h和216 h的电解镍均表现为较强的(200)晶面衍射峰和较弱的(111)晶面衍射峰。镍沉积层的晶粒尺寸约为60纳米,且均属纳米级别,与国外生产高品质电解镍的晶粒尺寸相差不大。始极片和不同沉积时间镍沉积层的表面在低倍晶界不明显,说明电解镍的组织较为致密。始极片表面主要形貌为细小的“尖锥状”组织集聚,分布较均匀。随着沉积时间的增加,“层片状”结构增多且团聚尺寸变大,相互交错呈现不同择优织构。沉积时间增加,沉积层截面的微观组织从靠近始极片的等轴晶为主,逐渐转变为靠近沉积层表面粗大的柱状晶。加入不同配比混合添加剂,镍沉积层光亮度均有所增加。混合添加剂各含量较高时,镍沉积层亮度明显增加;电解液中混合添加剂的存在,会抑制(220)晶面择优生长,使镍沉积层呈(111)和(200)晶面双向织构。镍电沉积层的微观形貌为细小均匀的胞状组织。镍沉积层晶粒明显细化,尺寸约20~30 nm。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF815

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