【正文】 3為硬質(zhì)微粒，分散在鍍層中能有效的細(xì)化金屬晶粒以提高金屬的力學(xué)性能和抗腐蝕性能，由表33可以看出Cu納米Al2O3復(fù)合鍍層在和中的腐蝕速率很小，說明在酸，堿條件下Cu納米Al2O3復(fù)合鍍層有優(yōu)良的耐腐蝕性能，而在有機(jī)酸作用下腐蝕速率也有明顯下降趨勢。h10%H2SO4g/m2得到以下圖表：表34全腐蝕試驗(yàn)重量隨時間變化表 試劑重量/g乙酸10%10%H2SO4原始12345經(jīng)表34計算可得腐蝕速率，如下表 表35全腐蝕試驗(yàn)腐蝕速率 試劑速率（g/m2h1）乙酸10%10%H2SO4123450112345乙酸g/m2衍射圖中無α—Al2O3納米顆粒的衍射峰，但是根據(jù)硬度檢測結(jié)果說明鍍層中應(yīng)存在α—Al2O3納米顆粒,圖中沒有α—Al2O3納米顆粒的衍射峰可能是因?yàn)棣痢狝l2O3納米顆粒含量較少不足以產(chǎn)生X衍射峰。 由于加入表面活性劑我為十二烷基苯磺酸鈉，為陰離子型表面活性劑，在其他工藝條件下確定條件下，對十二烷基苯磺酸鈉，電離出的陰離子附著在納米Al2O3顆粒表面，是克服電廠力做的功增加，能夠吸附并沉積在陰極表面的顆粒尺寸受到一定限制，大尺寸顆粒難以沉積下來，但是其具有較好的潤濕性，鍍層表面光潔度，平整性好。 另外，可以注意到Cu納米Al2O3復(fù)合鍍層硬度在200HV左右，比純銅鍍層硬度60~90HV有很大提高，從這個角度說明添加納米Al2O3可以提高鍍層的機(jī)械性能，使其硬度提高了2~3倍。 硬度分析及最優(yōu)工藝 根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)得到25組標(biāo)準(zhǔn)樣，經(jīng)顯微硬度機(jī)對鍍層的硬度進(jìn)行檢測得到表32 直流電沉積Cu納米Al2O3復(fù)合鍍層正交實(shí)驗(yàn)及硬度表 因素實(shí)驗(yàn)溫度/℃攪拌速度/radmin電流/A納米添量/g活性劑量/g硬度/HV112150101712122401531233020412420255125003061815020718240258183303091842010101850015112615030122624010132633015142642020152655025163215015173224020183233025291193242030203255010214015025224024030234033010244042015254055020 綜合表32得到正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果：表33正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表ⅠⅡⅢ1125Ⅳ987ⅤK1K2K3225K4K5R根據(jù)表33得到最佳工藝條件為：E1 A3 B2 C3 D4 ，即為：活性劑（十二烷基苯磺酸鈉）,溫度24℃，轉(zhuǎn)速240r/min,納米Al2O3添加量25g，按重要程度即為：活性劑溫度轉(zhuǎn)速電流納米Al2O3添加量。對于聚乙二醇來說，它屬于非離子型表面活性劑，它對Al2O3納米顆粒懸浮性的影響主要是靠自身的分子間作用力，有較好的潤濕作用，其吸附在Al2O3納米顆粒表面，從而增加了空間位阻，起到了穩(wěn)定的作用，所以鍍層硬度趨于穩(wěn)定，但在其達(dá)到極限值時在鍍層形成一層憎水膜使Al2O3納米顆粒沉積不在增加，得到鍍層硬度如圖34。用分析天平稱量腐蝕前后的試樣質(zhì)量，用單位面積，單位時間內(nèi)試樣質(zhì)量的變化表示腐蝕性。將試樣分別稱重，浸泡在純乙酸，10%，10%H2SO4中，每隔12小時取出，用蒸餾水清洗后，放在酒精中用清洗超聲波振蕩5分鐘，除去表面松散的腐蝕產(chǎn)物，用體積分?jǐn)?shù)為10% H2SO4處理鍍件進(jìn)行清除表面腐蝕產(chǎn)物，最大限度降低銅再沉積到試件表面的可能，然后再用清洗超聲波振蕩5分鐘，后烘干，稱重，共稱5次，計算鍍層腐蝕速率，腐蝕單位為g/m2h1,按公式計算腐蝕速度： m1——腐蝕實(shí)驗(yàn)后鍍件質(zhì)量g； m2——腐蝕實(shí)驗(yàn)前渡件質(zhì)量g。 Cu納米Al2O3復(fù)合鍍層耐腐蝕性能研究實(shí)驗(yàn) 鍍銅因其一定的裝飾性在許多領(lǐng)域都有所應(yīng)用 ,但單一銅鍍層耐腐蝕能力較差 ,這促使人們開發(fā)、研究耐腐蝕性能較好的鍍銅合金的技術(shù)。使用X射線衍射儀對試樣進(jìn)行物相分析。 性能分析實(shí)驗(yàn) Cu納米Al2O3復(fù)合鍍層硬度檢測使用顯微硬度機(jī)對鍍層的硬度進(jìn)行檢測，在鍍層表面隨機(jī)選取五點(diǎn)進(jìn)行硬度檢測，試驗(yàn)載荷100g，載荷保持15s，卸除試樣力，然后測量壓痕對角線長度，并根據(jù)對角線查表，最后得硬度值，測量5次，求平均值即為式樣硬度。我們分別對所采用分散劑的種類，和分散劑的用量做了一下的實(shí)驗(yàn)。 表面活性劑在渡液中的分散效果陽離子型、陰離子型和非離子型表面活性劑對Al2O3 納米微粒在鍍液中的分散性不同。分散效果好的，沉降慢，懸浮顆粒由上至下呈逐漸增濃的彌散分布，納米懸浮液的高度也較高。正交實(shí)驗(yàn)設(shè)定如下表21直流電沉積Cu納米Al2O3復(fù)合鍍層正交實(shí)驗(yàn)表 因素實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)溫度/℃攪拌速度/radmin電流/A納米添加量 /g活性劑量/g112150102122401531233020412420255125003061815020718240258183303091842010101850015112615030122624010132633015142642020152655025163215015173224020183233025193242030203255010214015025224024030234033010244042015254055020 表面活性劑的選擇 表面活性劑在水中的分散效果將三種表面活性劑溶于介質(zhì)中，放入少量（20g/L）Al2O3納米顆粒，超聲波震蕩30min后靜置一定時間待完全沉降后，觀察懸浮液的濃度和高度。采用L25(55)正交實(shí)驗(yàn)研究溫度，攪拌速度，電流密度，納米添加量，表面活性劑添加量五個因素對鍍層質(zhì)量的影響。試驗(yàn)過程中保持溫度，攪拌槳轉(zhuǎn)速和電流穩(wěn)定，試驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉電源取出陰極鍍樣，用蒸餾水沖洗后吹干，裝入式樣袋中并標(biāo)號。將兩極置于鍍液中調(diào)節(jié)攪拌槳到實(shí)驗(yàn)設(shè)定數(shù)值，最后通直流電源到設(shè)定電流，開始電鍍。 直流電沉積Cu納米Al2O3復(fù)合鍍層及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)定將水浴鍋加熱到實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度，鍍液加入到電解槽中，電解槽置于水浴鍋中待鍍液溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度，在加熱過程中用攪拌槳攪拌鍍液使鍍液成分均勻。5H2SO4 100 g，置于500ml大燒杯中，再稱取H2SO4 39g在攪拌下，緩慢將其加入300ml蒸餾水中；（2）稱取實(shí)驗(yàn)所需量的納米Al2O3，用100ml蒸餾水潤濕，并用超聲波分散5min，加入表面活性劑并用超聲波分散20min；（3）再將Al2O3加入到鍍液中，并加入蒸餾水，至溶液到達(dá)500ml。5H2SO4 50 g/LH2SO4 100 g/L硫脲 ~ g/L溫度 室溫時間 40~60s每一個步驟之后都要進(jìn)行水洗，用蒸餾水清洗鋼片，然后再將鋼片置于下一環(huán)節(jié)的溶液中。（4）活化 配制H2SO4（10 g/L）；HCl(1ml/L)將鋼片放入浸洗20~60s。溫度℃ (80~90) 時間min 至油除凈（除油后用熱水漂洗，漂洗至漂洗液中的化學(xué)液濃度為原濃度的3%以下） 再用冷蒸餾水清洗（3）酸洗：將90g/L加熱至80℃后將鋼片放入浸泡至氧化皮松動。NaOH (60g/L)。12H2SO4 (60g/L)。（1）準(zhǔn)備試片 不銹鋼厚度為4~5mm，切割至15mm 20mm,用砂紙打磨兩鍍面到光滑，使厚度在2~3mm。 HNO3。 H2SO4。 NaOH (60g/L)。12H2SO4(60g/L)。表面活性劑（十六烷級三甲基溴化銨，十二烷基苯磺酸鈉，聚乙二醇）。5H2SO4 (200g/L)； H2SO4 (78 g/L)。（2）實(shí)驗(yàn)用品實(shí)驗(yàn)部分：銅片。加入適當(dāng)硫酸作為導(dǎo)電離子，加大鍍液的導(dǎo)電性。預(yù)鍍解決了鍍銅時結(jié)合里不好的問題。酸性硫酸鹽鍍銅的最大缺點(diǎn)是鋼鐵件不能直接鍍銅,需要預(yù)處理或預(yù)鍍。研究表明，對于同種金屬基復(fù)合電鍍，硫酸鹽體系比氯化物體系較容易實(shí)現(xiàn)復(fù)合共沉積，實(shí)驗(yàn)基于酸性硫酸鹽鍍銅，酸性硫酸鹽鍍銅是目前使用最廣泛的鍍銅工藝之一,其基礎(chǔ)成分是硫酸銅和硫酸。愿我們課題組可以實(shí)驗(yàn)成功，為人類的生活做出貢獻(xiàn)。并在最優(yōu)值的條件下，做出標(biāo)準(zhǔn)樣，并對樣品進(jìn)行性能測試。銅資源的可再生性，其很高的熱導(dǎo)性與電導(dǎo)性，及AL2O3的高硬度，耐磨性等很好的相結(jié)合，從而研究出更能服務(wù)與人類的材料。但砷和銻雜質(zhì)會使鍍層粗糙變脆，某些有機(jī)物雜質(zhì)也會影響鍍層發(fā)脆。為了防止銅陽極中的不溶性雜質(zhì)落入鍍液內(nèi)而影響鍍銅層質(zhì)量，必須用陽極保護(hù)框或陽極袋（兩層以上的滌綸布）。（5）攪拌攪拌可以增加允許工作電流密度，以加快沉積速度。提高鍍液溫度，增加攪拌速度鍍液溫度高等，都能提高允許工作電流密度。整平性下降。硫酸含量低時鍍層粗糙，陽極鈍化。所以硫酸銅含量必須低于其溶解度才能防止硫酸銅析出。銅含量低，允許工作電流密度低，陰極電流效率低。另外通過適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎?在納米粒子表面引入一些親水基團(tuán),可以改變粒子的憎液程度和帶電狀況,有利于納米粒子水懸浮液的分散穩(wěn)定。加熱會增加粒子本身的能量、加劇粒子間的碰撞頻率,破壞粒子周圍的溶劑化層,不利于溶膠的穩(wěn)定。(2)合適的pH值pH值通常通過改變粒子所帶電荷來影響納米微粒的水懸浮液體系的穩(wěn)定性,同時影響粒子的飽和吸附量和一些分散劑的電離程度。黃新民等研究了多種分散方法對納米微粒在鍍液中的分散作用,并探討了力學(xué)的、化學(xué)的及物理的方法對復(fù)合鍍層中納米微粒共析量的影響以及對鍍層顯微硬度的影響。(1)攪拌方式合適的攪拌方式能破壞團(tuán)聚體中小微粒之間的庫侖力或范德華力,有利于納米微粒在鍍液中保持穩(wěn)定和分散均勻。結(jié)果表明,以異丙醇胺作為分散劑時,對納米Al2O3水懸浮液體系的Zeta電位的影響很小,即仍能保持懸浮液體系有較高的Zeta電位,而異丙醇、CMC、PEG600等分散劑均很大程度地降低了體系的Zeta電位,因而降低了納米Al2O3的分散穩(wěn)定性。選擇適當(dāng)?shù)年庪x子表面活性劑和陽離子表面活性劑的混合比例,可以得到較好的Ni2Si3N4鍍層。韓延水[56]比較了3種典型表面活性劑對Si3N4微粒在鍍液中懸浮性的影響,結(jié)果表明,陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨可提高復(fù)合鍍層中Si3N4微粒含量和鍍層硬度。在酸性條件下,不適于作為TiO2納米顆粒的水基分散體系的添加劑,而非離子表面活性劑Tween 80的加入可提高懸浮體的穩(wěn)定性。結(jié)果表明:表面活性劑的加入減弱了微粒表面的再團(tuán)聚,能大大提高分散系的穩(wěn)定性。pH值對表面活性劑的作用也有很大影響,酸性溶液宜用非極性和陰離子型表面活性劑,而堿性溶液則宜用陽離子型表面活性劑。黃新民[54]等從陽離子型、陰離子型和非離子型表面活性劑對TiO2納米微粒在鍍液中的分散性研究表明:表面活性劑的種類不同,鍍液中納米微粒的分散性相差很大,同樣也顯著影響鍍層中納米微粒的分散狀況。同時由于表面活性劑具有較大的體積,與小分子的電解質(zhì)相比,又產(chǎn)生了一種新的斥力勢能———空間位阻能。不同的納米顆粒及不同的懸浮液濃度,分散劑所帶的電荷種類和數(shù)目、分散劑濃度、分子結(jié)構(gòu)、分子量的大小都會影響粒子的穩(wěn)定性,同時還受到分散介質(zhì)的影響。不同的分散劑分子由于各自所帶基團(tuán)不同,對納米微粒的吸附包覆效果差別很大。 團(tuán)聚解決方案選擇合適的分散劑納米顆?？梢酝ㄟ^自動吸附其他物質(zhì)分子來降低本身的能量。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)定為正交實(shí)驗(yàn)，提供了三種分散劑,超聲波震蕩，攪拌棒物理攪拌。如何選擇合適的超聲方式和超聲時間,以及如何控制pH值范圍,使微粒表面具有較高的電位,微粒處于單分散狀態(tài)或高分散狀態(tài)等,這些問題現(xiàn)在在實(shí)踐中一般是通過反復(fù)的試驗(yàn)來完成的,還缺