Ni—a-Al2O3纳米复合电镀工艺的优选及镀层的硬度和耐蚀性.pdf

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1、8ONi—Ol—Al0纳米复合电镀l丁艺的优选及镀层的硬度和耐蚀性10．。IoNi—o【-AI2O3纳米复合电镀工艺的优选及镀层的硬度和耐蚀性金辉，王一雍，亢淑梅，李成威(辽宁科技大学a．材料与冶金学院，b．辽宁省高校冶金工程重点实验室，辽宁鞍山114051)[摘要]为了提高Ni．AlO纳米复合电镀层的硬度和耐蚀性，以正交试验对镀液温度、电流密度、d-A1：0，纳米粒子质量浓度等因素进行了优选，采用扫描电镜、能谱仪、硬度仪及电化学工作站分别研究了镀层的微观形貌、能谱、硬度和耐蚀性。获得了最优工艺条件：镀液温度65℃，阴极电流密度2A／din，AIO加入量为10g／L；在~L_x

2、-艺条件下所得Ni-仪．A10纳米复合镀层晶粒细小、表面平整、光滑，显微组织致密、均匀，镀层的硬度及耐蚀性比纯镍镀层均有显著提高。[关键词]复合电镀；镀镍；A1203纳米粒子；工艺优选；微观形貌；硬度；耐蚀性[中图分类号]TQ153．2[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2012)12—0030—030前言进行了研究。纳米复合电镀工艺设备简单、成本低，适用于复1试验杂型面，具有多种优异的功能，已在生产中得到了应用，如机械、化工、航空航天、汽车、纺织以及电子工业1．1阴阳极材料及相应前处理等领域。在连铸生产中，结晶器是连铸机的关键部以紫铜作阴极材料，尺寸为25mm×2

3、5IBm×5件，对连铸的产量、质量都有直接的影响。结晶器在mm，镍板为阳极材料，尺寸为80mm×50mm×10连铸生产中受到交变高低温、钢液的冲刷、保护渣的mm。试验所用的纳米0【-AI：0，，平均粒度为30nm；腐蚀及钢坯的磨损等多重作用，必须具有良好的强电源采用PGSTA302型Autolab电化学工作站。工度、导热性和耐腐蚀性能I2j。采用纳米复合电镀，在艺流程：试样打磨抛光一化学溶剂除油冷、热水冲结晶器铜板表面共沉积镍和纳米固体微粒，可以得到洗酸活化(Hc1)一水洗一施镀一水洗干燥。性能优良的镍基复合镀层J，提高其使用寿命。长期以来，纳米颗粒的分散是纳米复合电镀技术1．

4、2电镀Ni-仪-Al：O。纳米复合层工艺中的难点。本工作在铜基体上电镀高硬度、耐腐蚀的1．2．1镀液组成Ni—AI0，纳米复合层。采用了超声波分散、机械搅拌硫酸镍280g／L及分散剂相结合的方法，获得了均匀分散的Ni．AI0，硼酸40g／L纳米复合镀液。以镀层的硬度作为评价标准，通过正氯化镍45g／L交试验，优选出了Ni．A10，纳米复合电镀的最佳工艺纳米-A12035—10g／L条件，并对该复合电镀工艺、镀层的组织结构和性能十二烷基磺酸钠0．05—0．50g／L镀液中的纳米仅一A10粉体的分散至关重要，为[收稿日期]2012—07—18此，采用超声波分散、机械搅拌及分散剂相结

5、合的方[基金项目]高等学校博士学科点专项科研基金(2010法。先将A10。纳米粒子用一定量去离子水润湿，加2120120001)；辽宁科技大学省级重点实验室开放基金(USTLKL2012-05)资助入十二烷基磺酸钠并用超声波进行分散1h后，加入[通信作者]王一雍，博士，副教授，主要从事冶金电化到镀液中，再次将溶液放到超声波中细化1h，充分分学的研究，电话：0412—5929534，E—mail：散后备用。在电镀过程中加入磁力搅拌对纳米粒子wangyiyongfly@163．corn进行进一步的分散。Ni一一A1O纳水复合电镀Ⅲ[艺的优选及镀层的硬度和耐蚀性8J1．2．2工艺参数

6、(续表2)镀液温度45～65℃水平．ABC硬～度／pH值3．5—4．5[0(镀液)／℃][J／(A·dm。)j_p(AI2O3)／(g·L)]ltV沉积时间8h磁转子转速300r／rain1．3正交试验设计因素和水平用IJ9(3)正交表对纳米复合镀层硬度有较大影响的镀液温度(A)、阴极电流密度(B)、A1：O纳米粒子加入量(c)进行优选，其因素．水平表见表1。表1因素-水平表潞厶k,tt●-_tO456789Ⅲ：蛰888222：2223331．4性能测试未加纳米粒子的纯镍镀层为185HV，比加入纳(1)采用JSM一6480LV扫描电镜观察镀层的微观米粒子镀层低145HV。其原因

7、是纳米0【-A1O，粒形貌及纳米微粒的分散情况，并采用能谱仪测定镀层，。。5062子3具9有高●强度、高硬度等特点，其均匀分布在镀层金中元素成分。啪m属中产生弥散强化效应，显著提高了镀层的硬(2)采用HBRV-187．5布洛维硬度仪测定镀层度。的维氏硬度，每个试片测5个点，取其平均值。(3)采用AutolabPGSTAT302电化学工作站测定2．2复合镀层的形貌镀层的耐腐蚀性能2，用3控制电位3法●进行2极∞8化曲8线9测2眈23蛤1图1为纳米Ot．A1O，粒子对镀层形貌的影响。从0-_试，