超声辅助电沉积Ni-CoZrO2复合镀层性能研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2017.06.014超声辅助电沉积Ni-Co/ZrO2复合镀层的性能研究梁智鹏，王一雍，金辉，李继东，路金林，周新宇，万兴元（辽宁科技大学材料与冶金学院，辽宁鞍山114051）摘要：采用超声辅助电沉积方法将Ni-Co/ZrO2纳米复合镀层电镀到铜板表面。在不同纳米粒子添加量下，通过线性扫描伏安（LSV）和交流阻抗（EIS）对电沉积过程进行电化学表征，通过SEM、EDS对镀层的组成和表面形貌进行研究，并分别利用显微硬度计和摩擦磨损试验仪对复合镀层的力学性能和摩擦磨损性能进行表征。结果表明，

2、超声的引入能够有效降低镀液中颗粒的团聚量，提高镀层中纳米粒子的复合量，从而改善复合电沉积过程以及镀层性能。在纳米粒子浓度为10g/L时，镀层的表面形貌、摩擦性能和硬度等性能最优。关键词：超声；纳米粒子；复合镀层；电沉积中图分类号：TQ153.2文献标志码：A文章编号：1007-7545（2017）06-0000-00StudyonPropertiesofNi-Co/ZrO2CompositeCoatingsPreparedbyUltrasound-AssistedElectrodepositionLIANGZhi-peng,WANGYi-yong

3、,JINHui,LIJi-dong,LUJin-lin,ZHOUXin-yu,WANXing-yuan(SchoolofMaterials&Metallurgy,UniversityofScienceandTechnologyLiaoning,Anshan114051,Liaoning,China)Abstract：Ni-Co/ZrO2nano-compositecoatingswereelectrodepositedoncopperbyultrasound-assistedelectroplating.Electrodepositionproc

4、esswasinvestigatedwithlinearsweepvoltammetry(LSV)andelectrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)underdifferentadditiveamountofnanoparticles.SurfacemorphologyandcompositioncontentwereinvestigatedbySEMandEDS.Mechanicalproperties,frictionandwearpropertiesofcompositecoatingswerechar

5、acterizedbymicrohardnesstesterandfrictionandweartesterrespectively.Theresultsindicatethatimplementationofultrasoundincompositeelectroplatingprocessescanimprovedispersionandde-agglomerationofparticlesinelectroplatingbath,increaseparticleamountinalloymatrix,soastoimprovecomposi

6、teelectrodepositionprocessandcoatingproperties.Thecoatingreachesitsoptimizedperformanceuponconcentrationofnano-ZrO2particlesinelectrolyteis10g/L.Keywords：ultrasound;nanoparticles;compositecoating;electrodeposition采用电沉积方法制备的纳米复合镀层引起了国内外学者的广泛关注[1-2]，这种镀层的硬度高，耐高温、耐磨损、耐腐蚀。镀液组成、添加

7、纳米颗粒的性质、以及电沉积工艺参数都能影响该镀层的性能。在电沉积过程中引入超声时，会产生声流、微喷射、冲击波等空化现象，强化了电极间的传质过程，同时也能够清理电极表面，对不同的电化学过程产生影响。所以，在复合沉积过程中施加超声，不仅能够强化传质和扩散过程、加速电荷迁移，而且还能够有效促进微粒在电解液中的分散，从而改善镀层的晶粒尺寸等性质[3-6]。纳米二氧化锆具有很高的化学稳定性和热稳定性[7]。本文利用超声电沉积方法，在纯铜基体表面制得Ni-Co/ZrO2涂层，通过电化学方法研究了ZrO2纳米粒子浓度对Ni-Co/ZrO2涂层的影响，并在此基础

8、上，对Ni-Co/ZrO2涂层的性能进行了表征。1试验1.1镀液组成及工艺参数镀液组成：氨基磺酸镍80g/L，氨基磺酸钴12g/L，硼酸