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强场强内含金氧化物料细微混合镀件研发和功效

放大字体  缩小字体发布日期:2013-02-21  浏览次数:638
核心提示:在镀层横截面上测量镍元素和铝元素的质量百分数,等距测5个点,取其平均数,镀层中氧化铝微粒的含量根据其分子式中铝元素的含量计算得出。

在镀层横截面上测量镍元素和铝元素的质量百分数,等距测5个点,取其平均数,镀层中氧化铝微粒的含量根据其分子式中铝元素的含量计算得出。用XRD26000型X射线衍射仪(XRD)考察镀层的晶体结构。用JSM25600LV型扫描电镜(SEM)观察镀层的表面和磨痕形貌。用HX21型显微硬度计测定镀层的硬度,载荷0125N,加载时间10s,共测定5个点,取其平均值。

用UMT22型摩擦磨损试验机测定镀层的耐磨性,采用往复式滑动,对偶为Φ5mm的GCr15钢球,滑动行程8mm,法向载荷10N,滑动速度2mmΠs,摩擦时间20min,测试温度为室温,相对湿度48%。镀层中纳米微粒含量用电子探针对镀层断面进行成分分析,得到不同磁感应强度条件下复合镀层中纳米Al2O3微粒的含量。

随着磁感应强度的增大,镀层中纳米微粒的含量逐渐增多。这是因为磁感应强度增大,由洛仑兹力导致的电镀液的涡流作用相应变大,被输送到阴极表面的微粒也越多,会使纳米微粒碰撞阴极的几率增加,获得进入镀层的机会,从而使得复合镀层中微粒含量增加。当磁感应强度为810T时,作用效果最显著,所得镀层中纳米微粒的含量也最多,达到1183%(wt).而当磁感应强度为1010T时,复合镀层中微粒的含量有所下降。说明磁感应强度为1010T时,磁流体动力对电镀液的搅拌速度过高,微粒随液流一起运动的速度也高,能够到达阴极表面的微粒数量虽然很多,但液流对阴极表面的冲击力也越大。这不仅会使微粒难以黏附在阴极表面,而且由于搅拌所造成的镀液对微粒的流动冲刷和撞击作用还会使已经黏附在阴极表面上、尚未完全被基质金属嵌合牢固的微粒,脱离阴极表面重新进入镀液的几率增加,从而使微粒在镀层中的含量降低。

为根据Scherrer公式计算得到的镀层晶粒大小。可见复合镀层晶粒尺寸均小于纯镍镀层晶粒,且复合镀层中纳米氧化铝含量越高镀层晶粒越细小。镀层表面形貌所示为不同磁感应条件下镀层的表面形貌。

结语复合电镀时施加强磁场,在不同磁感应强度条件下,成功制备了纳米微粒含量不同的复合镀层。结果表明,纳米复合镀层的硬度高、耐磨性比纯镍镀层好。当磁感应强度为810T时,所得镀层的硬度比纯镍镀层提高213倍,而磨损率仅为纯镍镀层的2415%。纯镍镀层的磨损机制为黏着磨损,纳米复合镀层的磨损机制为磨粒磨损。用强磁场代替机械搅拌,强磁场通过洛仑兹力导致的磁流体动力使镀液产生涡流,最终形成对流,对电镀液起到搅拌作用,进而影响镀层性能。

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