溶液组分对电铸镍组织和力学性能的影响.pdf

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1、第34卷第2期航空材料学报Vo1.34.No.22014年4月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSApril2014溶液组分对电铸镍组织和力学性能的影响钱建刚,李彭瑞,李海婷(北京航空航天大学化学与环境学院,北京100191)摘要:在氨基磺酸盐溶液体系中电铸获得综合性能优异的铸镍层。利用金相显微镜、薄片阴极弯曲法和万能拉伸试验机评价测试溶液组分氨基磺酸镍和氯化镍对铸镍层的微观组织结构、内应力和力学性能的影响。结果表明:溶液经净化处理后,随着体系中氨基磺酸镍含量的逐渐增大,铸镍层的柱状组织越来越粗大,内应力和抗拉强度逐渐减小,而相应的伸

2、长率则呈逐渐增大的趋势;随着体系中氯化镍含量的不断增大,铸镍层的柱状组织先逐渐粗化后再逐渐细化,内应力逐渐增大,抗拉强度先降低后升高,而相应的伸长率逐渐减小;当体系中氨基磺酸镍为300g/L、氯化镍为3g/L时,铸镍层的综合性能优异,此时铸镍层的内应力为60.7MPa,抗拉强度为811.7MPa,伸长率为23.5%。关键词i电铸镍;微观结构;力学性能doi:10.3969/j.issn.1005—5053.2014.2.003中图分类号:TG113;TQ153文献标识码:A文章编号:1005—5053(2014)02—0011-06电铸技术是一种精密特种加工

3、方法。它利用金极表面速为10mm/s条件下,可获得伸长率为21%,属离子在阴极表面电沉积的原理进行零件的成型加抗拉强度为635MPa的电铸镍。罗扬等研究十二工,具有很高的复制精度。电铸镍因具有良好的强烷基硫酸钠和糖精对电铸镍层性能的影响,结果表明度、韧性和耐腐蚀性等性能¨,而被广泛应用于传适量的十二烷基硫酸钠和糖精可以提高铸镍层的抗统工艺难以加工的零部件,如旋翼飞行器的旋翼浆拉强度,当糖精浓度为0.01g/L时铸镍层的抗拉强度尖、精密模具、波纹管、风洞喷管内壁、火箭发动达1200MPa左右,但伸长率只有6.67%。机推力室和核电站中的无缝管等的制造’。常见电

4、铸镍溶液体系中加入添加剂能使铸层更平电铸镍溶液体系有硫酸盐溶液、全氯化物溶液、氟硼滑,晶粒细致紧密,并提高电铸镍的某些性能,但酸盐溶液、全硫酸盐溶液和氨基磺酸盐溶液,其添加剂的含量在电铸过程中不易监控,另外添加剂中氨基磺酸盐溶液体系由于工艺范围较宽、电铸镍还易导致镍层中杂质元素的增加,而这些杂质会直层的内应力相对较低和综合性能较好而获得广泛研接影响到电铸镍的机械性能和腐蚀性能等性究和应用。能“]。因此,本工作以氨基磺酸镍溶液体系为研Kelly等研究了温度和电流密度对内应力和抗究对象,对电铸镍溶液进行净化处理,并分析溶液的拉强度的影响,发现内应力和抗拉强度均随

5、着温度的主要组分氨基磺酸镍和氯化镍的含量对铸镍层的微增大而增大;同时抗拉强度随着电流密度的增大而增观组织、内应力和力学性能的影响。大,而内应力随电流密度的增大却有所减小。Ma-lone研究了电铸镍的工艺参数对电铸镍力学性能1实验材料与方法的影响,通过调整工艺参数可以获得抗拉强度为793MPa,同时伸长率为6%的电铸镍或是伸长率1.1实验23%,抗拉强度为435MPa的电铸镍。章勇等利用电铸镍溶液基本组成为氨基磺酸镍[Ni辅助摩擦技术制备电铸镍,在电流密度为4A/dm、阴(SO,NH:)·4H0](300~500g/L)、氯化镍[NiC1:·6H:0](3~1

6、5g/L)和硼酸[H,BO3](10~25g/L)。将收稿日期:2013—09—15;修订日期:2013-10—18配制好的电铸镍溶液进行净化处理,即通过在0.01~基金项目:航空科学基金项目(2012ZE51058)0.5A/dm电流密度下电解一定时间,以去除溶液中作者简介:钱建刚(1964一),男,博士,副教授,主要从事材Cu“,Fe¨,zn和Pb等各种金属杂质离子,再利料电化学的研究,(E—mail)qianjg@buaa.edu.cn。用活性炭处理溶液不少于24h以去除溶液中的有机12航空材料学报第34卷杂质,最后用G4砂芯漏斗过滤使溶液得到净化。电

7、1.2.4铸镍层晶粒尺寸的测定铸镍时阳极采用含硫镍珠,阴极为钝化的不锈钢板。铸镍层晶粒尺寸的i贝0定利用XRD.600型x射电铸采用直流电源,阴极电流密度为3A/dm,温度为线衍射仪和谢尔公式计算得出。40oC,pH值为4.0,在电铸过程中铸镍层如果出现针孔等沉积缺陷,则溶液中加入少量的防针孔剂(阴离2结果与讨论子表面活性剂)。当镍层达到400p,m厚时取出,经脱模、清洗和干燥等处理。2.1氨基磺酸镍对铸镍层组织影响1.2测试方法图2为不同氨基磺酸镍含量下铸镍层的金相组1.2.1铸镍层组织织,此时氯化镍含量为15g/L。由图2可以看出:在用线切割法切取电铸镍

8、样品观察铸镍层横截面不同氨基磺酸镍含量下铸镍层的组织

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