段利利

【摘 要】實(shí)驗(yàn)中采用垂直擺放電極制取鍍層和改變電極擺放（水平擺放電極）來制取Ni-SiC納米鍍層，對鍍層性能進(jìn)行分析，優(yōu)選出工藝參數(shù)為：電流密度：5A/dm2；攪拌速度：200rpm；溫度：40℃；pH：3；鍍液中納米SiC的濃度為2g/l；電鍍時(shí)間：40min。

【關(guān)鍵詞】Ni-SiC 復(fù)合鍍層 工藝參數(shù) 性能

復(fù)合電鍍是通過金屬電沉積的方法，將一種或數(shù)種不溶性的固體顆粒，均勻地夾雜到金屬中以形成具有特殊性能的鍍層。納米級別的顆粒，其在電鍍中的應(yīng)用能較大幅度地改善鍍層的磨損性能。

傳統(tǒng)的電鍍方法，兩平行電極垂直放置，如圖1（a）所示。設(shè)想，若將兩平行電極水平放置，陰極置于陽極之下，如圖1（b）所示。通常沉積的固體顆粒密度遠(yuǎn)大于電鍍液的密度，它們在電鍍液中自動快速沉降，這樣，大量SiC顆粒沉積于基體表面將對Ni的沉積形成一定的阻礙，在此種情況對獲得高硬度的復(fù)合鍍層有什么影響。本文在研究傳統(tǒng)電鍍方法制取復(fù)合鍍層并優(yōu)化其工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上研究改變電極擺放方式后制取復(fù)合鍍層工藝參數(shù)并優(yōu)化。垂直擺放電極制取的復(fù)合鍍層和純鎳鍍層進(jìn)行性能測試作對比。

1 實(shí)驗(yàn)方法

（1）制備純鎳鍍層試樣作為性能對比參照。以純鎳板作陽極，銅板作陰極。將處理好的陰極基體如圖1（a）實(shí)驗(yàn)裝置所示放置，接好電線，通脈沖電流進(jìn)行電鍍。

（2）制備納米復(fù)合鍍層試樣。在制取純鎳鍍層試樣的裝置基礎(chǔ)上，放入納米SiC，制取復(fù)合鍍層，操作方法如前所述。

（3）改變電極擺放，如圖1（b）實(shí)驗(yàn)裝置所示放置，制取復(fù)合鍍層。標(biāo)記存好以備各種參數(shù)表征以及性能測試。電鍍時(shí)間在40min。

（4）復(fù)合鍍層制取工藝流程：配置鍍液→電解除雜→過濾→加熱→基體前處理→水洗→去污除油→水洗→酸洗活化→水洗→電鍍（攪拌、超聲波）→水洗→干燥→標(biāo)記保存。

2 結(jié)果與討論

在復(fù)合電鍍過程中，電流密度是影響微粒復(fù)合沉積的一個(gè)關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)中，分別在電流密度為3A/dm2、4A/dm2、5A/dm2、7.5A/dm2條件下制取復(fù)合鍍層，其他條件為pH：4-5；攪拌速度：300rpm；溫度：50℃；時(shí)間：40min；脈沖電流、超聲波。表1為不同電流密度下的鍍層中SiC的含量（鍍液中SiC 2g/l）。

從表1中可知，鍍層中納米SiC的含量隨電流密度的增加先增加后減小，在5A/dm2時(shí)達(dá)到最大值。這是因?yàn)楫?dāng)電流密度較小時(shí)，電場強(qiáng)度較弱，陰極上沉積的金屬較少，因而微粒的復(fù)合量也少。隨著電流密度的增大，陰極對包裹著陽離子的納米顆粒的吸引力逐步增大，這樣，微粒向陰極表面沉積量和速度都會明顯提升。

當(dāng)電流密度增大到一定值時(shí)，微粒的強(qiáng)弱吸附達(dá)到平衡點(diǎn)，這時(shí)所得鍍層中納米微粒含量最高。分析表明：當(dāng)電流密度過大時(shí)，顆粒向鍍層傳輸并且沉積在鍍層中的速率逐漸落后于金屬沉積速度，而且氫的析出對顆粒和金屬共沉積也會產(chǎn)生反作用。從表1可知，在所選實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)電流密度為5A/dm2時(shí)，鍍層中納米顆粒含量最高。

結(jié)語

（1）在本試驗(yàn)條件下，獲得良好質(zhì)量復(fù)合鍍層的優(yōu)選工藝參數(shù)為：電流密度：5A/dm2；攪拌速度：200rpm；溫度：40℃；pH：3；鍍液中納米SiC的濃度為2g/l；電鍍時(shí)間：40min，采用超聲波攪拌作用。

（2）在工藝參數(shù)條件不變的條件下，垂直擺放電極獲得的沉積層中納米SiC顆粒含量高于水平擺放電極的沉積層。這是因?yàn)樵谒綌[放電極時(shí)，SiC顆粒的自沉降覆蓋在陰極表面，影響了導(dǎo)電性，從而影響了基體金屬Ni的沉積，導(dǎo)致第二相顆粒大幅減少。

參考文獻(xiàn)

[1]黃輝，林志成，陽范文.鎳-碳化硅復(fù)合電鍍的研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，23（4）：56-61.

[2]彭元芳，趙國鵬，劉建平等.Ni-Al2O3納米復(fù)合電鍍最佳工藝條件的確定[J].表面技術(shù)，2004，33（1）：53-55.