【正文】 電化學(xué)沉積技術(shù)的新發(fā)展[J]．南方金屬，2007，02，39(4)．33—38．[44]郭慧林，司云森，蘇貴品。雖然我即將畢業(yè)了，但我仍然要保持上進(jìn)的心態(tài)、優(yōu)良的品行和對知識的探求，不辜負(fù)老師和家長的期望。最后，我要感謝我的家人和朋友們。然后我要感謝的是實(shí)驗(yàn)室的老師，趙偉霖老師、程里老師、楊有利老師、楊慧老師等。從收集資料，查閱論文，撰寫開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述到最終畢業(yè)論文的定稿，都是你悉心指導(dǎo)，不辭辛勞地付出的結(jié)果。其次，我要感謝的是我的畢業(yè)指導(dǎo)老師，昌霞老師。在這里我首先要感謝為我打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的專業(yè)老師們，是你們辛勤的勞動(dòng)，積淀了我知識的儲(chǔ)備。我意識到什么是甜？就是當(dāng)我們付出努力，收獲成果的時(shí)候。最后這學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我感受頗深。我們即將離開了，真是“人到離別時(shí)，暗自動(dòng)淚傷”。當(dāng)我在2006年那個(gè)酷熱的夏天來到這所學(xué)校時(shí)，我的心就緊緊與它相依相守。綜上所述，在鋁合金表面化學(xué)鍍鎳中，采用二次浸鋅作為前處理，并通過400℃的熱處理后，可以顯著提高鍍層的硬度，鍍層與基體金屬的結(jié)合力，耐腐蝕、耐摩擦性能。（2）隨著熱處理溫度的升高，鋁合金化學(xué)鍍鎳層的耐腐蝕性、耐摩擦性、硬度和結(jié)合力都隨之升高，但溫度超過400℃時(shí)，鍍層質(zhì)量下降，耐腐蝕性、耐摩擦性、硬度和結(jié)合力都有所下降。將上述實(shí)驗(yàn)所得到的極化曲線分別對其作塔菲爾線并求出其Ecorr(V)— icorr(A/cm2)關(guān)系值。腐蝕電位也能反映鍍層的耐蝕性能，一般說來，腐蝕電位越負(fù)，材料的耐蝕性能越差。這是因?yàn)樵谳^高溫度下，隨著熱處理溫度升高，Ni3P聚集粗化，電化學(xué)腐蝕微電池的數(shù)量逐漸減少，而且鍍層和鋁合金基體之間也發(fā)生互相擴(kuò)散，在界面處形成擴(kuò)散層，這些因素有助于耐蝕性的提高。另外，位錯(cuò)等缺陷造成了鍍層很高的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致微裂紋形成。但是鍍層耐蝕性并不強(qiáng)，腐蝕電壓依舊較負(fù)，這是因?yàn)殄儗咏Y(jié)構(gòu)開始由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變，鍍層中析出大量Ni3P，出現(xiàn)晶界、相界、亞晶界、位錯(cuò)等晶體缺陷。 1號、2號、3號、4號的極化曲線（圖上的表記不好，看不懂的，再下面再說一下），各曲線都比較平滑，因此可以判斷，鍍層的孔隙率較低，不存在漏鍍的現(xiàn)象。由此可以看出熱處理溫度為400℃的化學(xué)鍍鎳層可以有效的提高鋁合金的耐磨性。摩擦系數(shù)比2號的大，而1號試樣的摩擦系數(shù)與鋁合金母材差不多。 鍍鎳+350℃ 鍍鎳+400℃ 鍍鎳+450℃ 鍍鎳 材料的摩擦系數(shù)隨時(shí)間的變化曲線經(jīng)過對圖示的分析得到，除了鍍鎳+450℃試樣摩擦系數(shù)相對波動(dòng)較大外，其它試樣的摩擦系數(shù)都較小。從圖中可以看出，摩擦系數(shù)開始較小，5分鐘后基本趨于穩(wěn)定，這個(gè)變化表示摩擦副雙方磨損狀態(tài)的變化，這種變化使摩擦力的作用關(guān)系發(fā)生了變化，在摩擦開始時(shí)，由于被測試件的表面不平，兩個(gè)表面之間的梨削力是摩擦力的主要貢獻(xiàn)，隨著摩擦?xí)r間的延長，兩個(gè)表面趨于磨合，此時(shí)的摩擦力除了梨削力(已退居次要)，磨合面之間的粘著力將成為主要的摩擦力來源。 .（a）1號試樣350℃熱處理 （b）2號試樣400℃熱處理 （c）3號試樣450℃熱處理 （d）4號試樣未經(jīng)過熱處理 鍍層與基體的劃痕曲線因此可以得出結(jié)論：隨著鍍層熱處理溫度的升高，鍍層與基體之間的結(jié)合表現(xiàn)得越好，但是熱處理溫度過高時(shí)，超過400℃，如450℃熱處理的試樣表現(xiàn)出結(jié)合力明顯下降。圖（c）中，劃痕曲線呈鋸齒狀，拐點(diǎn)也比較多，這是由于熱處理過熱造成表面鍍層起泡或是有脫落的現(xiàn)象，使得結(jié)合力實(shí)驗(yàn)中摩擦力頻繁出現(xiàn)下降的情況，從圖中可以看出雖然拐點(diǎn)較多，這說明雖然鍍層質(zhì)量受到熱處理影響，但鍍層與基體結(jié)合情況還算理想。圖（b）中，劃痕曲線線條平滑，拐點(diǎn)并不明顯，可以看出其中有兩個(gè)明顯的臺(tái)階，第一個(gè)臺(tái)階小而且沒有拐點(diǎn)的波谷，這是由于表面有附著物、雜質(zhì)引起的，只是假象拐點(diǎn)。由此可以得出，隨著熱處理溫度的升高，鍍鎳層與基體之間的結(jié)合越好，但是溫度過高超過400℃時(shí)，結(jié)合力反而下降。 鍍鎳層與基體金屬的結(jié)合力試樣名稱1號2號3號4號臨界載荷(N)也畫成表，臨界載荷最大的是鍍鎳+400℃（2號）試樣，與基體之間的結(jié)合力最好；而鍍鎳（4號）試樣，臨界載荷最小，即是與基體之間的結(jié)合情況表現(xiàn)得最差。由此可以看出，隨著溫度的升高，雖然能對表面鍍層起到強(qiáng)化作用，但是當(dāng)溫度過高時(shí)會(huì)造成鍍層的過燒現(xiàn)象，不但沒提高鍍層的硬度，反而使得鍍層表面松散，測量的硬度值卻下降，這也是由于Ni3P粒子聚集粗化的結(jié)果。 試樣硬度值熱處理時(shí)溫度分別為350℃、400℃和450℃的試樣。在經(jīng)過熱處理后，鍍鎳+350℃試樣的硬度達(dá)到了461HV，鍍層與基體的結(jié)合不僅僅體現(xiàn)在機(jī)械結(jié)合上，還存在一定的鍍層擴(kuò)散，基體與鍍層之間的咬合更明顯，而通過熱處理后的鍍層分子之間更能緊密排列，鍍層結(jié)構(gòu)由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)化，開始析出細(xì)小的Ni3P相。經(jīng)分析可得，由于該試樣為硬鋁系列合金材料，硬度并不算高，因此在實(shí)際應(yīng)用中仍有很大的局限性。對無任何處理的基體試樣（5號）、鍍鎳（4號）和鍍鎳+350℃（1號）。鍍鎳（4號）試樣的硬度是在基體表面上鍍上一層鎳層的維氏硬度值。 鍍層硬度分析通過對化學(xué)鍍鎳后的每個(gè)試樣分別進(jìn)行鍍層表面硬度的測試（每個(gè)試樣測試4次并求平均值），分別得出硬度值。綜上所述，鍍層隨著熱處理溫度的升高，鍍層的熱擴(kuò)散效果越明顯，基體中分布的Ni和P元素含量越多，而且Ni和P元素?cái)U(kuò)散到基體越深。鍍鎳+400℃試樣可以清楚的看到鍍層中分布著Al元素，基體中分布著Ni和P元素，甚至在較深處都有微量分布，由此說明在400℃的熱處理過程中，鍍層與基體之間存在熱擴(kuò)散作用，而且擴(kuò)散效果明顯。NiPMgMgNiAlPAl 鍍鎳 鍍鎳+400℃ NiMgAl鍍鎳+450℃ 鍍鎳、鍍鎳+400℃和鍍鎳+450℃試樣的線掃描圖，基體鋁合金中含有Mg元素，這與LY12CZ鋁合金的化學(xué)成分相一致，它是LY12CZ鋁合金的主要強(qiáng)化元素。 （a） （b）ElementWeight%Atomic%C KP KNi KTotals（c） 鍍鎳+350℃試樣的掃描電子顯微圖（3）熱擴(kuò)散分析用能譜儀從鍍層到基體進(jìn)行線掃面，分析元素分布情況，對比鍍層是否熱處理時(shí)和較高溫度熱處理對熱擴(kuò)散效果的影響，以及對基體起到的作用。（b）（c）可以看出。從微觀形貌和成分來看，不同熱處理后的鍍層情況大致相同，本實(shí)驗(yàn)以鍍鎳+350℃熱處理后的1號試樣為例?；w鍍層 鍍鎳 鍍鎳+350℃ 鍍鎳+400℃ 鍍鎳+450℃ 不同熱處理情況下試樣鍍層斷面圖綜上所述，鍍層隨著熱處理溫度升高，鍍層厚度逐漸減小，鍍層均勻性越好，但是熱處理溫度過高時(shí)會(huì)出現(xiàn)“假厚度”現(xiàn)象，比如熱處理溫度在450℃時(shí)鍍層表現(xiàn)出起泡和脫落的現(xiàn)象，當(dāng)我們測量厚度時(shí)會(huì)誤把起泡的厚度當(dāng)做鍍層厚度。450℃熱處理后的鍍層，平均厚度為8181。400℃熱處理后的鍍層，平均厚度為3181。350℃熱處理后的鍍層，平均厚度為4181。未經(jīng)過熱處理的鍍層，鍍層與基體的界線明顯，厚度為6181。重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 試樣鍍層顯微分析（1）鍍層斷面厚度分析（4號）、鍍鎳+350℃（1號）、鍍鎳+400℃（2號）和鍍鎳+450℃（3號）試樣在5000倍掃描電子顯微鏡下的鍍層斷面圖。分析鍍層的均勻程度、金屬離子沉積的致密程度和鍍層的厚度。 。這里主要是通過極化曲線測試來大致判斷鍍層的耐腐蝕性能。利用MRH3高速環(huán)塊磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)測定4個(gè)試樣的摩擦系數(shù)，設(shè)置實(shí)驗(yàn)力為300N,轉(zhuǎn)速為500r/min，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為300s，摩擦副為GCr15鋼的無潤滑劑磨損實(shí)驗(yàn)，每5s記一個(gè)摩擦力。2．7摩擦力實(shí)驗(yàn) 化學(xué)鍍鎳層最重要的性能之一便是耐磨性，本試驗(yàn)采用磨損失重ΔM作為評定鍍層耐磨性能的指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是WS—2006涂層附著力自動(dòng)劃痕儀。它表示鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，即單位面積的鍍層從基體表面上剝落所需要的力，是鍍層的重要機(jī)械性能之一。所需要的儀器為HVS—1000數(shù)顯顯微硬度計(jì)，加載時(shí)間為15s。硬度的大小對于工件的使用性能及壽命具有決定性意義。2．4．10熱處理經(jīng)干燥過的試樣，將1號、2號、3號分別放在350℃、400℃和450℃的熱處理爐中，恒溫一個(gè)小時(shí)，然后取出空冷。 化學(xué)鍍鎳液的配方配方用量硫酸鎳（HNO3）25～30g/L次磷酸鈉25～30g/L檸檬酸鈉38g/L乙酸鉛1mg/L88%乳酸2．4．9干燥 將鍍好的樣品先用冷水清洗后，放在通風(fēng)干燥處，用電吹風(fēng)將試樣吹干。具體實(shí)驗(yàn)是將水洗后的預(yù)鍍件放入化學(xué)鍍鎳液中開始預(yù)鍍。 預(yù)鍍液的配方配方用量硫酸鎳（HNO3）25～30g/L次磷酸鈉25～30g/L檸檬酸鈉10～15g/L氯化銨20～35g/L2．4．8化學(xué)鍍鎳 。預(yù)鍍完后，需要用水沖洗。含絡(luò)合劑的堿性化學(xué)鍍鎳工作溫度較低，可有效抑制鋅膜溶解，可獲得薄而細(xì)致、均勻的鎳磷合金層以保護(hù)鋅膜。實(shí)踐證明，此時(shí)鋅膜極容易溶解，這樣不僅失去了鋅膜對鋁表層的保護(hù)作用，同時(shí)也使酸性化學(xué)鍍鎳液被毒化，縮短了化學(xué)鍍鎳液使用壽命，影響了沉鎳層質(zhì)量。 退鋅液的配方配方用量硝酸（HNO3）50%蒸餾水50%當(dāng)一次浸鋅后用l：1的HNO3將其鋅膜退除，然后進(jìn)行二次浸鋅，兩次浸鋅液組成相同，只是第二次時(shí)間稍短，夏天不超過10s，冬天不超過20s，一般以15～20s為宜。(4) 浸鋅時(shí)所用掛具禁用銅及其合金，以防銅、鋁產(chǎn)生接觸置換。(2)浸鋅所用材料要試劑級，以防止異金屬如鉛之類被置換，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。浸鋅溫度為常溫，第一次浸鋅時(shí)間為3min，第二次浸鋅時(shí)間為5min，兩次浸鋅液的配方相同。從掃描電鏡觀察，二次浸鋅比一次浸鋅所獲鋅膜更加致密，看不到未被鍍覆的鋁表面。浸蝕時(shí)間約30s左右，至表面無黑膜為止。對于防銹鋁常用硝酸與硫酸體積比為1：1的浸蝕液。 堿蝕液的配方配方用量氫氧化鈉（NaOH）10%蒸餾水90%2．4．4酸蝕酸蝕目的是除去經(jīng)堿蝕后殘留在工件表面的銅、硅、鋅、錳及其化合物。2．4．3堿蝕材料經(jīng)除油，水洗后表面會(huì)生成一層薄氧化膜，它將影響鍍層與基本金屬的結(jié)合強(qiáng)度，因此，鍍前要進(jìn)行浸蝕，使材料表面產(chǎn)生輕微腐蝕，露出金屬的結(jié)晶組織，以保證鍍層與基材結(jié)合強(qiáng)度，活化溶液都較稀，不會(huì)破壞材料表面的光潔度。 （4）注意防止過腐蝕，嚴(yán)格掌握除油對間和溫度。（2）除油后表面應(yīng)能均勻沾水。Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O （21）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ （22）反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氣又能撕裂附著的油膜，除油效果更佳，除油和去氧化膜的好壞是提高化學(xué)鍍鎳結(jié)合力的重要措施。堿與粘附在零件表面的油脂反應(yīng)，經(jīng)皂化作用除去動(dòng)植物油脂，經(jīng)乳化作用除去礦物油，堿同時(shí)與氧化膜及鋁反應(yīng)。從中選擇粗糙度相差不大的其中5塊，它們分別標(biāo)號為1號()、2