【正文】 同的各種 規(guī)格的脈沖電源，這樣既經(jīng)濟又簡便 [21]。 然而，目前國內(nèi)制造的大部分脈沖電鍍電源是分檔調(diào)節(jié)，這樣在選擇脈沖電鍍最佳規(guī)范時就受到限制而不可能做到十分精確?，F(xiàn)在，國內(nèi)應(yīng)用得比較早比較多的是小批量生產(chǎn)脈沖鍍金、銀等貴金屬。但是，用脈沖電流沉積金屬的新工藝在生產(chǎn)上被廣泛應(yīng)用的前提取決于有無為大規(guī)模生產(chǎn)提供大電流的脈沖電源設(shè)備。 （ 1） 脈沖通斷時間的選擇受電容效應(yīng)的影響。 （ 7） 降低濃差極化，提高陰極電流密度，可以提高沉積速度。 （ 2） 改善了分散能力和深鍍能力。 目前，可以說脈沖電鍍是從電鍍理論上擺脫了局限與直流電源的習(xí)俗觀念，為提高鍍層質(zhì)量、節(jié)約貴金屬和能源，開辟了一個從研究電鍍電源入手，研究電鍍工藝的新領(lǐng)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 13 頁 域。 脈沖電鍍的優(yōu)點很多。 1966 年波普科夫（ Popkov）總結(jié)出脈沖電鍍的六大優(yōu)點。因此，脈沖電鍍所允許的峰值電流密度比起直流電鍍、周期換向電鍍或間歇電鍍都要大許多倍。 脈沖電鍍 從電鍍理論上擺脫了局限于直流電源的習(xí)俗觀念，開辟了一個從改進電鍍電源入手研究電鍍工藝的新領(lǐng)域。在表面工程的重要性獲得認(rèn)同的今天，可以預(yù)言納米復(fù)合鍍技術(shù)必將得到迅速的開發(fā)和應(yīng)用。 納米復(fù)合鍍新技術(shù)不僅可以使產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，成本得以大幅度下降，還能大大減少鍍液廢水的排放量，使影響我國環(huán)境質(zhì)量的一大污染得到遏制。正因為如此，納米復(fù)合鍍層正獲得越來越廣泛的研究，一些鍍種已在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。這也是獲得含納米結(jié)構(gòu)的金屬陶瓷材料的有效途徑 [19,20]。一類是被還原沉積的基質(zhì)金屬，是均勻的連續(xù)相；另一類是納米不溶性固體顆粒。納米電鍍對形狀復(fù)雜工件較為適用，且可進行大量生產(chǎn)，但鍍層厚度可能會不均勻；相比之下，納米復(fù)合化學(xué)鍍可制得厚度均勻的鍍層；而納米復(fù)合遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 10 頁 刷鍍可用于對大尺寸零件的局部修復(fù)。 納米復(fù)合鍍 傳統(tǒng)的復(fù)合鍍技術(shù)由于選用的第二相粒子大多是微米級的，顆粒粒度較大，在鍍液中的懸浮能力差，獲得的鍍層表面粗糙、硬度高、拋光困難，而且微米粒子容易堵塞濾芯，限制了電沉積中必要的循環(huán)過濾過程。 5． 努力提高工藝管理和設(shè)備配套，切實提高產(chǎn)品質(zhì)量 我國電鍍同國外最大差距是生產(chǎn)中的工藝管理、溶液維護，不能使研究成果在生產(chǎn)中體現(xiàn)出來，相應(yīng)的過濾、處理和控制等設(shè)備相對落后，這就使我國電鍍產(chǎn)品在抗蝕能力和外觀質(zhì)量等方面明顯低于國際先進水平。在不久的將來，電鍍行業(yè)將進入無氰、無鉻電鍍的時代。 2． 擴大對外技術(shù)交流 擴大對外技術(shù)交流不僅表現(xiàn)在資料、人員的交流上，國外的添加劑、設(shè)備、測試儀器將會更加地進入我國市場，并出現(xiàn)添加劑銷售、生產(chǎn)和研制方面的聯(lián)合經(jīng)營。技術(shù)成果商業(yè)化的趨向變得更加明顯，可能會出現(xiàn)少數(shù)全國性的研究中心和供應(yīng)中心。由于國外相關(guān)大公司的介入，尤其是合資公司的出現(xiàn)，使我國電鍍水平得到了大幅度的提高。例如，我國自己設(shè)計并制造出了各種型號的自動電鍍機，自行開發(fā)的代錫鍍層 —銅錫合金電鍍大量投入生產(chǎn)。與此同時，還成立了相應(yīng)的研究所和 設(shè)計室，在高等學(xué)校和?？茖W(xué)校也設(shè)立了相應(yīng)的專業(yè)。 我國電鍍工業(yè)是何時開始的無據(jù)可查，但是，其發(fā)展史大致分為三個階段：解放前為第一階段，解放后至改革開放前為第二階段，改革開放后至今為第三階段。 由于影響電鍍合金工藝的因素很多，所以為了獲得具有特殊性能的合金鍍層，需要嚴(yán)格控制電解液的成分和工藝條件。大約在 1805 年他又提出了電鍍金。 所謂陰極鍍層 ， 就是鍍層與基體構(gòu)成腐蝕微電池 時，鍍層為陰極。這種分類對鍍層選擇和金屬組件的搭配是十分重要的。此類鍍層太多，這里不再一一贅述。 （ 5） 抗高溫氧化鍍層 當(dāng)前在許多先進技術(shù)部門中，需使用高熔點的金屬材料制造特殊用途的零件，但這些零件在高溫腐蝕介質(zhì)中容易氧化而損壞，例如，轉(zhuǎn)子發(fā)動機的內(nèi)腔、噴氣發(fā)動機的轉(zhuǎn)子葉片、電子管及晶體管的管腳與插座等，常需要鍍鎳、鉻和鉻合金鍍層。磁鼓、磁盤等存儲裝置均需磁性材料。通常鍍的銅、銀、金等屬于此類鍍層。 （ 2） 熱加工用鍍層 為了改善機械零件的表面物理性能，常常要進行熱處理。在工業(yè)上對許多直軸或曲軸、壓印輥的輥面、發(fā)動機的汽缸和活 塞環(huán)、沖壓模具的內(nèi)腔、槍和炮管的內(nèi)腔等均鍍硬鉻，使它的顯微硬度高達 1100 HV 左右。因為單一金屬鍍層很難同時滿足防護與裝飾雙重要求，所以，這種鍍層常采用多層電鍍，即首先在基體上鍍上 “底 ”層，而后再鍍上 “表 ”層，有時還要鍍 “中間 ”層。 通常，鍍鋅層、鍍鎘 層和鍍錫層以及鋅基合金鍍層（ Zn—Fe、 Zn—Co、 Zn—Ni 等）屬于此類鍍層。 一、 按鍍層的用途分類 按鍍層的用途，可將鍍層分為以下三大類 : 1． 防腐性鍍層 防腐性鍍層可用來防止金屬零件的腐蝕。目前，電鍍廣泛用于機器制造工業(yè)、無線電電子工業(yè)、儀器儀表制造工業(yè)、國防工業(yè)（兵器、飛機、船舶、火箭及航天器等）、交通運輸及輕紡工業(yè)等行業(yè)。除了使用周期換向電流以及在超聲場中進行電鍍等專用技術(shù)外，還可將研究金屬電沉積的各種電化學(xué)方法 (伏安法、計時電流法、計時電位法、交流阻抗法等 )和非電化學(xué)方法 (光學(xué)顯微術(shù)、橢圓術(shù)、光反射法、 X— 射線衍射法、掃描電鏡和電子探針、 X— 光電子能譜、俄歇能譜、透射電鏡、質(zhì)譜、離子探針、放射顯影術(shù)等 )用于研究復(fù)合鍍層 [15]。由天津大學(xué)研究成功的、以復(fù)合電鍍法制造低壓電器用電觸頭的新工藝，在多年前就已用于生產(chǎn)。復(fù)合電鍍已被認(rèn)為是當(dāng)前解決高溫腐蝕、高溫強度和磨損，以及某些特殊情況下的磨損等問題的一種很有前途的方法，是制取復(fù)合材料的一種先進方法[10,11]。m 的微粉，也可以是直徑大于 1 cm 的顆粒；既可以是長度達到數(shù)米的各類纖維絲，也可以是長度僅幾個微米的晶須 [9]。隨著研究的深入，除陸續(xù)采用鐵、銀、鋅、鎘、金、鉻、錫、銦、鈀等單金屬作為基質(zhì)金屬外，還曾使用過銅 鋅、銅錫、鎳鐵、錫鉛等合金 [8]。自 50 年代初期開始，對復(fù)合電鍍做了進一 步研究。這樣多的品種，使用的電解液是千差萬別的，因此，只有很好地控制工藝規(guī)范，才能得到合格的鍍層 [6]。比較先進的是采用微機自動控制，操作者遠離鍍液，通過熒光屏來監(jiān)控電鍍 現(xiàn)場的運行情況。早期多用蓄電池組和直流發(fā)電機等直流電源供電，現(xiàn)在為提高鍍層質(zhì)量，常采用周期換向電流、交直電流疊加和脈沖電流等供電方式。 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，均勻地夾雜到金屬鍍層中，形成一種特殊的鍍層。它是一個氧化還原的過程，屬于電化學(xué)領(lǐng)域的一個分支 [5]。實踐證明，在鍍層中引入高度彌散的納米粒子，構(gòu)成所謂納米復(fù)合鍍層，其表面電接觸特性會發(fā)生很大變化，并可按照設(shè)計要求實現(xiàn)功能性的改進。因此，研究開發(fā)各種改善金屬材料表面性能的方法和技術(shù)以提高材料的使用壽命，即材料表面改性技術(shù)已成為材料科學(xué)領(lǐng)域中的熱點課題之一。金屬材料在使用過程中往往是表面最先受到破壞，而磨損和 腐蝕則是兩種最主要的破壞形式。這些都促進了人們對材料的研究逐步擺脫過去單純靠經(jīng)驗的摸索方法，而向著按預(yù)定性能設(shè)計新材料的研究方向發(fā)展 [1]。當(dāng)前以信息、生命和材料三大學(xué)科為基礎(chǔ)的世界規(guī)模的新技術(shù)革命風(fēng)涌興起，它將人類的物質(zhì)文明推向一個新階段。 nanometer ZrO2。本文對鎳基納米 ZrO2 復(fù)合鍍層的脈沖電沉積工藝進行了實驗研究，采用正交試驗法對脈沖電沉積鎳基納米 ZrO2 復(fù)合鍍層工藝的影響因素進行了研究，該實驗以脈沖電源為施鍍電源， 以硬度作為考察指標(biāo) 。復(fù)合鍍層中納米粒子的加入，使復(fù)合鍍層顯示出了比一般材料更為優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，它的出現(xiàn)給復(fù)合電鍍技術(shù)帶來了新的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞： 脈沖電鍍；納米 ZrO2；鍍層硬度；耐蝕性 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 II 頁 Process and properties of pulse electroplating Ni ZrO2 nano posite plating Abstract Composite electroplating is electroplating method so that the metal and solid particle deposition to obtain a desired coating a process, is that ordinary metal material surface to obtain high hardness, high corrosion resistance, the most direct and effective coating of nanoparticles to join, so that the posite coatings show than the general materials for their excellent physical and chemical properties, it appears to the posite plating technology has brought new development this paper, ZrO2 on nickel based nano posite coating by pulse electrodeposition process was studied, using orthogonal test method for pulse electrodeposition nickel based nano posite coating process of ZrO2 were studied, the experiment with pulse power supply for plating power supply, use a durometer hardness, and the scanning electron microscope on the coating structure the experimental results show that the optimum process parameters were: electroplating, pulse frequency is 1500Hz, ZrO2 particle concentration is 7g / L, 60% duty prepared under the optimum process conditions of Ni ZrO2 posite coating hardness high, good corrosion resistance, and good anization structure. Keywords: pulse electroplating?？v觀人類利用材料的歷史，可以清楚地看到，每一種重要材料的發(fā)現(xiàn)和利用，都會把人類支配和改造自然 的 能力提高到一個新的水平，給社會生產(chǎn)力和人類生活帶來巨大的變化。在許多方面，傳統(tǒng)的單一材料已不能滿足實際需要。人類早在遠古時代，就開始利用了金屬，不過那時是利用自然狀態(tài)存在的少數(shù)幾種金屬，如金、銀、銅及隕石鐵，后來才逐漸發(fā)現(xiàn)了從礦石中提取金屬的方法 [2]。據(jù)報道，中國石油工業(yè)的金屬腐蝕損失每年約 100 億元人民幣，汽車工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的金屬腐蝕損失均約為 300 億元人民幣 [3]。而將納米顆粒應(yīng)用到復(fù)合電鍍中，獲得相應(yīng)的復(fù)合鍍層，這一技術(shù)在國內(nèi)外得到了普遍的重視。 電鍍基本知識 電鍍的基本概述 電鍍是用電解的方法在金屬或其制品的表面上沉積一種金屬或合金層的過程。電鍍?nèi)芤?、電極 (陽極和陰極 )以及形成有電流通過的閉合回路。 實際電鍍過程比上面的敘述要復(fù)雜得多，這可從下述幾個方面看出： （ 1） 從電源設(shè)備來說。以前多采用手工操作，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，現(xiàn)在逐步采用機械化和自動化設(shè)備。常用的單金屬電鍍有 10 多種，合金電鍍有 20 多種，而進遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 3 頁 行過研究的合金鍍層則有 250 多種。只是由于這種技術(shù)在當(dāng)時很不成熟，故未能及時引起人們的注意。 復(fù)合鍍層的發(fā)明初期，主要是以鎳、銅、鈷等單金屬為基質(zhì)金屬，以 SiC、 Al2OCr3C SiO2 等耐高溫的陶瓷粉末作為共沉積的夾雜物。就固體顆粒大小來說，可以是直徑小于 1 181。隨著復(fù)合鍍層的出現(xiàn)，以及對它的性能和制造工藝的深入了解，功能鍍層得到了迅猛的發(fā)展 [8]。 我國于上世紀(jì) 70 年代開始研 究復(fù)合電沉積技術(shù)，在此以后的 20 多年中，天津大學(xué)、武漢材料保護研究所等單位都在進行復(fù)合電鍍工藝及其共沉積理論方面的研究工作，并遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 4 頁 取得了不少成績。 為了進一步提高復(fù)合鍍層的性能， 研究固體微粒共沉積機理，強化復(fù)合電鍍過程，曾在電鍍領(lǐng)域中用過的一些比較先進的研究方法和手段幾乎都能用來研究復(fù)合鍍層。如，可以改善外觀，提高耐蝕性能、抗磨損、減摩以及其他功能特性，因此，電鍍在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。 復(fù)合 鍍層 的分類 金屬鍍層的分類方法主要有兩種：一是按鍍層的用途分類；二是按鍍層與基體金屬的電化學(xué)關(guān)系分類。將金屬進行電鍍，是防腐蝕的有效措施之一。 2． 防腐 — 裝飾性鍍層 對很多金屬零件，既要求防腐蝕，又要求具有經(jīng)久不變的光澤外觀，這就要求施加防護 —裝飾性電鍍。 3． 功能性鍍層 為了滿足工業(yè)生產(chǎn)或科學(xué)技術(shù)的