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电镀纳米复合层面的技能及状态

放大字体  缩小字体发布日期:2013-04-15  浏览次数:692
核心提示:当阴极附近金属离子浓度降到最低点时,电流关断,金属电结晶过程中止,这样就避免了浓差极化对电结晶过程的影响,从而得到细致光

当阴极附近金属离子浓度降到最低点时,电流关断,金属电结晶过程中止,这样就避免了浓差极化对电结晶过程的影响,从而得到细致光滑的表面。峰值电流密度jP对镀层中纳米颗粒含量的影响镀层中纳米颗粒含量随着脉冲峰值电流密度jP的增大而增加,如所示。jP是脉冲电镀时金属离子在阴极表面的最大沉积速度。jP越大,过电势越大,这就有利于晶核的形成,使得晶核形成的速度大于晶粒生长的速度。

在复合电沉积过程中,从理论上讲,阴极电流密度增大,可以提高基质金属的沉积速度,缩短极限时间,所谓极限时间是指粘附于阴极表面的微粒,从开始有基质金属在颗粒与阴极表面接触附近开始沉积起到颗粒被基质金属镀层完全埋牢为止所需的时间。极限时间越短,意味着单位时间内可能嵌入的微粒数量越多。所以脉冲峰值电流密度jP的增大,有利于镀层中纳米颗粒含量的增加。正脉冲工作时间对颗粒沉积量的影响体现出了正脉冲工作时间对镀层中纳米SiC颗粒含量的影响。由此可以看出,颗粒含量随着正脉冲工作时间的增长而增加,当时间达到60s时,颗粒含量不再增加,时间超过60s时,颗粒含量反而有下降的趋势,直到时间控制在90s以上的时候,颗粒含量相对稳定。

这种趋势的产生可能因为正脉冲工作时间很短时,由于负脉冲时镀层被溶解的多,镀层过薄,使固体颗粒吸附很少。当正脉冲时间达到60s时,镀层能够达到一定厚度,吸附的纳米SiC颗粒的量也大大的增加了。但是正脉冲工作时间太长,相对的负脉冲工作时间就缩短了,对阴极的吸脱附过程产生了影响。从而降低了对纳米SiC颗粒的吸附量。不同电镀方式对镀层硬度的影响由可以看出,对于脉冲电镀,随着镀液中微粒含量的增加,镀层硬度也随之提高。而普通电镀时,当微粒含量达到20g/L以后,硬度开始下降。并且在相同SiC含量时,脉冲电镀所得镀层的显微硬度比普通直流电镀镀层的显微硬度得到明显提高,当颗粒含量在2832g/L时,脉冲电镀镀层的显微硬度值可提高40%以上。

脉冲电镀能克服直流电镀的不足,主要是脉冲宽度(即导通时间)很短,峰值电流很大,在导通(ton)期间,接近阴极处金属离子急剧减小,但扩散层来不及涨厚就被切断电源。在脉冲关断时间(toff)内,阴极表面缺少的金属离子及时从溶液中得到补充,脉冲扩散层基本上被消除,而使电解液中的金属离子浓度趋于一致。这样脉冲电镀可以采用较高的阴极平均电流密度,不但电流效率不会降低,而且改变了镀层结构,晶粒度小,且嵌入复合镀层的SiC纳米颗粒含量增加。第二相粒子的数量越多,尺寸越小,分布越均匀,弥散强化越好。这是因为镀层中纳米SiC含量的增加,镀层的位错阻力增加了,能有效阻止晶体的滑移,增大了变形抗力,即提高了镀层的显微硬度。

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