基于电接触强化的铝合金表面电刷镀镍层改性研究

[目的]对铝合金进行表面处理可提高其硬度和耐磨性,拓宽铝合金材料在机械零件方面的应用。[方法]采用电刷镀技术在1060铝合金表面制备Ni镀层,再通过电接触强化技术对Ni镀层进行改性。采用扫描电子显微镜和维氏硬度计考察了Ni镀层电接触强化前后的微观组织和显微硬度。通过摩擦磨损试验对比了1016铝合金及Ni镀层电接触强化前后的耐磨性。[结果]经电接触强化后,Ni镀层内部的裂纹及孔洞类缺陷减少,晶粒间隙减小,致密性提高,显微硬度增大到524.4~560.3 HV0.1范围内。1016铝合金在摩擦磨损试验后存在较深的犁沟和剥落,耐磨性较差。Ni镀层的耐磨性优于1016铝合金,但在摩擦过程中会发生剥落。经电接触强化的Ni镀层在摩擦过程中摩擦因数平稳,表面只是轻微擦伤,耐磨性最佳。[结论]结合电刷镀镍和电接触强化技术可显著提高铝合金的表面性能。

金刚石微粉电镀镍品质影响因素研究

金刚石微粉在镀液中易漂浮导致电镀镍困难,为获得金刚石微粉电镀镍工艺,本文研究了镀瓶转速和电镀电流对金刚石微粉电镀镍品质的影响。通过对金刚石微粉颗粒在不同镀瓶转速时运动状态进行理论分析,得到了镀瓶转速调节方法,并通过实验确定了不同电镀电流时镀瓶转速的调节范围。采用单因素实验,研究了电镀电流对镀层增重率、形貌和密度的影响。结果表明:镀瓶转速在1~7 r/min范围内,从小到大逐步提高,同时电镀电流不超过3.0 A条件下,能够实现金刚石微粉电镀镍。电镀电流在0.5 A时镀层失重,出现明显退镀现象,在1.0 A时镀层有少部分漏镀现象,在1.5~2.5 A时镀层包裹完整,基本无漏镀;电镀电流在1.0~2.5 A范围时,随着电镀电流增大,镀层增重率逐渐增大,镀层密度逐渐减小。采用低转速低电流、逐步提高镀瓶转速的方法对金刚石微粉进行电镀镍,镀瓶转速在1~7 r/min,电镀电流在1.5~2.5 A时金刚石微粉电镀镍品质较好。

响应曲面法优化氯化物体系三价铬电沉积工艺

[目的]三价铬电沉积过程中伴随的剧烈析氢反应导致局部pH升高,是镀速急剧下降、镀层难以增厚及镀层性能恶化的主要原因。[方法]采用甲酸钠、草酸钠和尿素为氯化物体系三价铬电镀的配位剂,以在150 mA/cm^(2)电流密度下电沉积10 min的沉积速率为响应因子,采用响应曲面法优化了镀液配方,建立了氯化物体系三价铬电沉积速率的多项式模型方程。通过单因素实验研究了添加剂、pH、温度、电流密度和沉积时间对沉积速率、镀液深镀能力和镀层耐蚀性的影响。[结果]三价铬电沉积的最佳配方和工艺条件为:三氯化铬0.6 mol/L,甲酸钠0.8 mol/L,草酸钠0.2 mol/L,尿素0.3 mol/L,pH 1.8,温度30℃,电流密度150 mA/cm^(2),时间30 min。在该条件下所得Cr镀层为非晶态结构,厚度在12μm以上,耐蚀性良好。[结论]选用合适的配位剂抑制电沉积过程中铬的羟桥化反应,是维持较高镀速和改善镀层性能的有效手段。

工艺参数对喷射电沉积镍镀层微观结构和疏水性的影响

[目的]Q235钢结构件的服役环境一般较恶劣,要对其进行适当的表面处理来提高其耐蚀性。[方法]先在Q235钢表面喷射电沉积镍,再采用0.3 mol/L硬脂酸溶液浸泡修饰12 h,得到疏水的镍镀层。通过接触角测量仪、超景深三维显微镜和场发射扫描电镜分析了不同脉冲参数下电沉积所得镍镀层表面的水接触角、粗糙度和微观形貌,并利用电化学工作站对镀层的耐腐蚀性能进行分析。[结果]随着峰值电流密度、占空比或电沉积时间的增大,Ni镀层的水接触角和表面粗糙度都呈先增大后减小的变化趋势。在峰值电流密度为0.15 A/cm^(2)、占空比为50%的条件下喷射电沉积10 min所得的Ni镀层经化学修饰后水接触角为146.3°,耐蚀性最好。[结论]在Q235钢表面采用喷射电沉积镍加化学修饰的方法可获得超疏水表面,显著提高其耐蚀性。

间歇超声搅拌辅助化学镀制备核壳型镍包铜粉

[目的]通过优化化学镀配方和工艺,提升镍包铜粉的分散均匀性和镀层品质,以增强其作为导电填料在电子浆料中的抗氧化和导电性能。[方法]先采用Pd Cl_(2)体系活化铜粉,然后在间歇超声搅拌辅助下,采用酸性体系进行化学镀镍,制备出核壳型镍包铜粉。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了Ni镀层的微观形貌和晶体结构,研究了活化液组分、镀液配方和搅拌方式对化学镀的影响。通过扫描电镜观察、能谱面扫分析和热重分析,检验了在较优条件下制备的镍包铜粉的镍层包覆效果和抗氧化性能。[结果]铜粉活化的较优配方为:Pd Cl_(2)0.50 mmol/L,盐酸2.40 mol/L,聚氧乙烯20油醚2.0 g/L。铜粉化学镀镍的较优配方为:硫酸镍0.037 5 mol/L,乙酸钠0.15 mol/L,乙酸0.27 mol/L,聚氧乙烯20油醚2.0 g/L,聚乙烯吡咯烷酮1.5 g/L,还原剂溶液(次磷酸钠3.367 mol/L)滴加速率2.5 mL/h。化学镀过程中采用30 s超声振荡和30 s机械搅拌交替进行的间歇超声搅拌方式有利于制备出镀层均匀致密和颗粒分散性良好的镍包铜粉。[结论]在较优条件下制备的镍包铜粉具有镀覆率高、镍层致密、颗粒分散均匀、抗氧化性能好等优点。

挠性印制电路板细线路微蚀及化学镀镍工艺研究

[目的]化学微蚀作为前处理工艺,被广泛应用在印制电路板(PCB)制造的各大环节。[方法]分别采用硫酸-过硫酸钠(用SA-SP表示)、硫酸-双氧水(用SA-HP表示)和甲酸-氯化铜(用FA-CC表示)3种体系对挠性印制电路板(FPCB)的细线路进行微蚀。通过激光光谱共聚焦显微镜(LSCM)对比了采用不同体系时的微蚀量、微蚀速率及微蚀后线路的表面粗糙度。通过扫描电镜(SEM)研究了不同微蚀体系处理前后铜线路的表面形貌,以及微蚀液对化学镀镍的影响。[结果]3种体系微蚀能力大小顺序为:SA-SP>SA-HP>FA-CC。采用不同微蚀液时铜线的表面粗糙度均随微蚀时间延长而增大。采用甲酸-氯化铜体系微蚀后铜线表面有少量氯化亚铜形成。微蚀液对化学镀镍效果的影响显著。采用硫酸-双氧水体系微蚀时镍镀层光亮,但有渗镀现象;采用甲酸-氯化铜体系微蚀时,化学镍渗镀现象严重;采用硫酸-过硫酸钠微蚀时,细线路化学镍渗镀现象得到有效控制,但镀层较暗。[结论]可尝试通过在化学镀镍液中添加光亮剂来提高镀层光亮度。

兆声功率密度对同轴兆声辅助喷射电沉积镍的影响

[目的]金属微器件在电沉积过程中往往会产生较大的残余应力,对微器件的尺寸精度、力学性能和良率产生不利影响。[方法]为降低镀层的残余应力,在喷射电沉积镍过程中施加同轴兆声辅助。研究了兆声功率密度对Ni镀层形貌、表面粗糙度、显微硬度和残余应力的影响。[结果]施加同轴兆声辅助后,所得Ni镀层的宏观和微观形貌都有所变差,表面粗糙度略微增大,显微硬度变化不大,但残余应力显著降低。当兆声功率密度为10 W/cm2时,Ni镀层的残余应力最低,比无兆声辅助时所得Ni镀层低了37.75%。[结论]在电沉积过程中施加兆声辅助能够有效降低镀层的残余应力。

钛合金化学镀镍前无损活化工艺

[目的]传统钛合金化学镀镍前处理通常采用浸锌,不仅操作繁琐,使用大量腐蚀性试剂,易损伤基材,并且对环境造成不利影响。本研究提出了一种高效且无损的钛合金化学镀镍前活化工艺,旨在解决上述问题。[方法]先采用电磁感应加热装置将钛合金表面加热至一定温度,然后采用雾化装置将活化液均匀喷淋到钛合金表面,形成一层结合牢固的镍颗粒层。通过正交试验对活化工艺进行优化。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、能谱仪(EDS)分析了活化层的表面形貌和成分。采用显微硬度计测量了所得Ni-P合金镀层的显微硬度,以及通过热冲击试验和划格试验评估了Ni-P合金镀层的结合力。[结果]经活化处理的钛合金表面生成了一层均匀且结合牢固的镍颗粒,随后通过化学镀得到了显微硬度达588.5 HV、结合力良好的Ni-P合金镀层。[结论]本研究提出的活化工艺避免了使用强腐蚀性试剂,不会破坏钛合金表面,具有环境友好、操作简单、成本低的优点,应用前景良好。

绝缘子引线腐蚀断裂研究

[目的]绝缘子作为微波组件内、外部的连接器件,其引线与玻璃封接处容易断裂。[方法]采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等手段对上述断裂的原因进行分析。[结果]通过机理探讨与现场观察相结合,确定症结在于应力腐蚀开裂。绝缘子引线断裂分为3个阶段:点蚀过程及裂纹萌生,裂纹扩展,以及纯力学快速断裂。[结论]采用化学抛光与机械研磨相结合、镍金交叉镀覆的新工艺可以消除绝缘子引线封接处镀层应力敏感性和应力条件,令镀层的结合力、耐盐雾性能及焊接性能均达到工艺要求。

适用于航空航天铝合金件的镀多层镍工艺

[目的]航空航天铝合金件镀镉工艺亟需找到环保的替代技术。[方法]制定了一种镀多层镍工艺,其工艺流程主要包括化学除油、超声波除油、碱腐蚀、出光、除垢、微腐蚀、第一次沉锌、退锌、第二次沉锌、化学预镀镍、镀半光亮镍、镀高硫镍、镀光亮镍、稀土电解保护和烘干。[结果]这种镀层在进行168h中性盐雾试验后无锈蚀,220℃热震试验中无起泡和脱落,在温度40℃和相对湿度93%的条件下进行的1000h恒定湿热试验后无可见变化。[结论]该工艺克服了单一化学镀镍层对铝合金基体无电化学保护作用的缺点,并以新开发的稀土电解保护工艺代替了传统的铬酸盐电解保护法,绿色环保,具有良好的应用前景。

基于电化学圆周3D打印的切割片制备基础研究

[目的]制备超薄金刚石切割片的常规侧面沉积工艺存在两侧不一致而引起切割受力不对称、导致加工缺陷等问题。为此,提出了一种基于电化学圆周3D打印的新技术,探索圆环超薄片沿圆周生长的可能性,从基础上先研究以圆周径向逐圈生长的方式制备环形镍薄片的方法。[方法]在自主设计制造的电化学圆周3D打印实验平台上,探索在旋转状态下环形镍薄片的成形机制。先建立等比二维仿真模型,采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件进行仿真,研究不同电沉积参数对沉积层轮廓及电解质电流密度分布的影响。然后通过单因素实验,研究了加工电流和阴极旋转速率对镍薄片沉积形貌及其均匀性的影响。[结果]在45钢基体直径50mm、极间距1.5mm的情况下,当加工电流为0.10~0.15A,阴极旋转速率为1.0~1.5 r/s时,可以获得均匀性较好的镍金属薄片。[结论]本研究为以电化学圆周3D打印方式制备精密切割片打下了基础。

弱活化时间对球墨铸铁电刷镀厚镍层的影响

结合电刷镀技术和电接触强化技术在球墨铸铁表面获得厚度为1.6 mm的厚镍镀层,为零件的大尺寸修复提供一种可行的方法。重点考察了弱活化时间对镀层增厚的影响。结果表明,弱活化时间过短或过长都不利于电刷镀得到厚镍镀层。当弱活化时间为2.5 min时,基体表面状态良好,能够通过电刷镀得到完整、结合良好的厚镍镀层,且该镀层在电接触强化过程中没有发生起皮、剥落现象,具有良好的电接触强化适应性。

镀层中磷含量对金刚石微粉化学镀镍品质的影响

在金刚石微粉表面化学镀镍,通过改变镀液的pH值,得到不同磷(P)含量的镀层,探究镀层中P含量对镀层形貌、耐蚀性和冲击韧性的影响。用扫描电镜观察不同P含量镀层的形貌;用质量分数为10%的盐酸浸泡腐蚀镀镍金刚石微粉,研究镀层中P含量对镀层耐蚀性的影响;用冲击韧性测试仪测试镀层中P含量对镀层冲击韧性的影响。结果表明:随镀层中P含量增加,金刚石微粉镀层表面瘤状凸起物增加,表面越来越粗糙,高磷镀层表面凸起最密集;随镀层中P含量增加,镀层腐蚀失质量逐渐降低,耐蚀性逐渐增强;随镀层中P含量增加,镀层冲击韧性逐渐变差。

超级13Cr石油接箍电镀冲击镍的研究与应用——双整流器与内、外不同材质电镀阳极的应用

13Cr材质的电镀与不锈钢材质一样,必须做冲击镍预镀层作为底层,才能进行其他电镀处理。因此,综述13Cr材质的接箍预镀冲击镍时螺纹内部与外圆同时电镀采用的特殊工艺、设备、材料的研究与应用,以期为特殊材质的石油接箍电镀防腐与使用提供有力的技术保障。

电子封装外壳均匀性及差异性电镀方案设计

介绍了电子封装外壳均匀性及差异性电镀的设计方案。通过旋转电镀实现电子封装外壳镀层均匀性的要求,采用双电源方式实现封装外壳镀层差异性的要求。

2024铝合金直接化学镀镍工艺及镀层性能

以2024铝合金为基体,开发了环保的直接化学镀镍工艺。研究了前处理工艺、镀液pH和温度对化学镀镍的影响,得到较佳的工艺为:先采用10%(体积分数)盐酸+10 g/L Na_(2)MoO_(4)溶液室温酸洗1~2 min,再采用10 g/L NaOH+25 g/L Na_(2)MoO_(4)溶液室温活化5 min,最后采用由Ni SO_(4)·6H_(2)O 25 g/L、NaH_(2)PO_(2)·H_(2)O 30 g/L、Na_(3)C_(6)H_(5)O_(7)·2H_(2)O 15~20 g/L、丁二酸5~10 g/L和复合稳定剂3~5 mg/L组成的镀液在pH=4.4、温度为86℃的条件下化学镀Ni–P合金。在较佳条件下所得到的Ni–P合金镀层均匀致密,P质量分数为12.42%,为高磷非晶态合金镀层,结合力合格,显微硬度为498 HV,耐蚀性良好。

金属Al诱导Si晶化的Al/Si异质薄膜的原子输运模拟

【目的】从原子层次分析金属Al诱导Si晶化的物理过程与机理。【方法】运用第一性原理计算方法,对Al/Si异质非晶薄膜在热处理过程中Si的晶化过程进行理论计算与模拟。【结果】结果表明,Al/Si异质薄膜在热处理过程中Al、Si原子发生了互扩散现象。随热处理时间的延长,膜层系统进入能量更低较为稳定的状态。Al原子逐步上移,Si原子逐步下移,在结构演变的过程中逐步实现Al/Si异质膜层的翻转。【结论】Al原子引起Si原子之间成键状态的变化,Al原子的库仑屏蔽作用使得Si—Si键的强度减弱,Al原子扩散进入Si层具有能量优势,降低了Si的晶化能垒,有利于Si原子的迁移并结晶。

微珠柔性受压辅助磨电铸镍工艺

在柔性支撑下使硬质粒子对旋转阴极电铸层表面进行摩擦和碰撞,以提高电铸层的表面品质和机械性能。对比了传统电铸层和微珠柔性受压辅助磨电铸层的外观、微观组织结构和显微硬度。结果表明,微珠柔性受压辅助磨电铸所得Ni电铸层表面平整光亮,表面粗糙度Ra为0.057μm,显微硬度为398.7 HV,平均晶粒尺寸为23.7 nm。与传统电铸层相比,微珠柔性受压辅助磨电铸表面粗糙度更低,显微硬度更高,微观形貌更细致。

平行磁场辅助射流电沉积镍制备疏水表面

在316L不锈钢表面射流电沉积镍过程中施加与电场方向平行的磁场。分析了平行磁场下微纳表面结构镍镀层的生长机理。通过场发射扫描电镜、接触角测量仪和三维显微镜分析了无磁场辅助和不同磁感应强度的平行磁场辅助下射流电沉积所得镍镀层的表面微观形貌、水接触角和面粗糙度。结果表明,在射流电沉积过程中施加平行磁场能够提高镍镀层的疏水性。当磁感应强度为200 mT时,所得镍镀层表面的缝隙最多,凸起分布得最均匀,面粗糙度(Sa)为2.94μm,水接触角达到147.5°,疏水性最好。

镍基TiO_(2)复合电极的制备及电催化析氢性能

在含有TiO_(2)颗粒的氨基磺酸体系镀镍液中通过电沉积制备了Ni/TiO_(2)复合镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对镀层进行表征的结果显示,TiO_(2)颗粒成功地沉积在镍镀层中,并改变了镍镀层的表面微观形貌和相结构。通过极化曲线、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱(EIS)、计时电位曲线等电化学测试考察了不同TiO_(2)质量浓度下所得Ni/TiO_(2)复合镀层的析氢活性和稳定性。与Ni镀层相比,Ni/TiO_(2)复合镀层显示出更高的析氢催化活性。TiO_(2)表面存在的羟基有利于析氢反应中氢吸附原子的形成,提高了析氢反应速率。在10 mA/cm^(2)的阴极电流密度下,以6 g/L TiO_(2)制备的复合镀层表现出较低的析氢过电位(310 mV),具有最高的析氢活性。