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电铸镍及镍合金的研究进展:电铸镍金属

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-19  浏览次数:703

    镍电铸具有良好的强度、韧性、耐腐蚀性、磁性等性能,在沉积过程中产生的内应力非常小,镍电铸溶液还具有优良的微观分散能力,因此,镍电铸工艺可以制造许多复杂产品,精确地复制精细表面。镍电铸广泛用于各种塑料成型模具制造、复杂零件的电铸成形和金属零件的表面保护等[2,6-7]

    Monzon等[8]研究了镍电铸层在注射模具芯上的应用技术,表明镍铸层具有很好的重现性、高硬度及良好的机械耐磨性。Kim等[9]研究了用电铸镍压模制造的仪表盘在液晶显示器光源灯上的应用,发现内应力是影响这种压模的决定因素,需经常使用活性炭和阳极罩来净化镀液,才能有效控制内应力。

 

    对电铸镍体系研究较多的有电源、电铸液和添加剂。电铸镍的电源设备有直流电流、周期换向电流和脉冲电流。脉冲电流可以减少氢的析出,提高阴极电流效率,从而减少针孔、条纹和氢脆。Chan[l0]研究发现:反向脉冲电铸镍镀层的氢含量比直流电铸层的氢含量显著降低,镀层的内应力也随之减小;当频率为1 000 Hz时,镀层的内应力降到最低(接近于零)。

 

镍电铸液体系较多,它们大多具有良好的可靠性和稳定性,环境污染小,且较容易控制,其中氨基磺酸镍和硫酸镍是公认的电铸镍专用工艺。由于氨基磺酸镍电铸镍溶液沉积速率高,分散能力好,得到的镀层内应力低,因此在电铸生产中得到了广泛地应用[l1]。采用硫酸镍镀液也能得到应力低的沉积层,而且沉积层厚度受电流密度的影响小,沉积速率高。

 

蒋军涛[l2]、赵飞[13]分别向镍电铸液中添加稀土 LaCl3和La203作为添加剂,发现稀土可使镀层的晶粒细化,并改善镀层的外观质量。其中La203可使铸层的显微硬度提高至520 Hv,较纯镍电铸层提高了80%。可见,加入稀土能改善镍电铸层的机械物理性能。但稀土在电铸工艺中的研究尚处在实验室探索阶段。

 

电铸镍也存在一些缺点,如水溶液中生成的氢吸附在阴极表面,会阻碍电沉积并形成针孔;杂质进入镀液使镀层表面凸凹不平,且随电铸层厚度的增加,表面的不平整性更加明显。这些传统电铸镍过程的缺点会导致电铸元件的物理机械性能有所降低。Zhu等[14]-在研究有磨蚀作用的磨料对镍电铸过程的影响时发现,球磨料可有效去除针孔和节点,促进晶核形成,加速沉积过程,最终得到了致密、光滑,有镜面光泽和良好机械性能,表面粗糙度低于0.02 μm的镍铸层。但其研究结果尚未见工业化生产的报道。电铸镍还有其他方面的不足,有待迸一步研究。

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