金屬鎳電沉積工藝及鍍層結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、電鍍鎳作為一種表面改性處理技術(shù)，能夠在器件表面獲得厚度均勻、機(jī)械性能高、化學(xué)穩(wěn)定性好的鎳鍍層，對一些工作條件苛刻的器件可以保護(hù)和表面強(qiáng)化，使得其具有高的強(qiáng)度、硬度，同時還具有良好的耐磨性、耐熱性、耐腐蝕、磁性及導(dǎo)電性等優(yōu)異性能，從而能夠適應(yīng)更嚴(yán)酷的工作條件，大大延長器件的工作壽命。因此，電鍍鎳廣泛應(yīng)用于航空、航天、海洋、機(jī)械制造、電子材料及國防軍工等領(lǐng)域。
　　本文從兩個方面重點(diǎn)研究了金屬鎳電沉積工藝及鍍層的微觀形貌和組織結(jié)構(gòu)。一

2、方面，采用電化學(xué)工作站測定了單個因素（糖精和1,4-丁炔二醇、pH值、溫度）作用下 Watts型鍍液鎳電沉積過程的陰極極化曲線，研究并分析了鎳電沉積過程糖精、1,4-丁炔二醇、pH值及溫度對陰極極化作用的影響以及鎳沉積層的電化學(xué)腐蝕行為。另一方面，采用直流電沉積裝置赫爾槽在銅片表面制備鎳沉積層，并對制備的樣品采用SEM、XRD、EDS等分析測試手段，分析和表征了單個工藝參數(shù)（電流密度、pH值、溫度、糖精質(zhì)量濃度、1,4-丁炔二醇質(zhì)量濃度

3、）對鎳沉積層表面形貌以及微觀組織結(jié)構(gòu)的影響，確定合適的電沉積工藝參數(shù)。獲得如下結(jié)論：
　　（1）在Watts鍍液中加入糖精和1,4-丁炔二醇，極化曲線均向負(fù)電位方向移動。糖精質(zhì)量濃度增加至2.0g/L時，極化曲線不再向負(fù)電位方向移動；當(dāng)1,4-丁炔二醇質(zhì)量濃度增加到0.5g/L時，其顯著提高了鎳電沉積過電位230 mV，陰極極化作用最優(yōu)。1,4-丁炔二醇的加入降低了鎳電沉積層腐蝕性。
　　（2）提高電流密度可以增加電沉積速率

4、，不同電流密度顯著改變鎳沉積層微觀形貌、組織結(jié)構(gòu)擇優(yōu)取向及晶粒尺寸。當(dāng)電流密度為1A/d m2時，鎳沉積層呈包狀團(tuán)聚物。當(dāng)電流密度為2A/d m2時，鎳沉積層呈規(guī)則棱錐狀結(jié)晶形態(tài)分布，(200)晶面織構(gòu)系數(shù)高達(dá)為98.2％，(200)晶面為高擇優(yōu)取向。同時，電流密度的增大，鎳沉積層平均晶粒尺寸由21.335nm逐漸減小為16.756nm，細(xì)化晶粒。
　　（2）電流密度為2A/dm2，糖精和1,4-丁炔二醇可顯著改變鎳沉積層微觀形貌

5、、組織結(jié)構(gòu)及擇優(yōu)取向。當(dāng)糖精質(zhì)量濃度為2.0g/L時，鎳沉積層微觀形貌由尺寸相對均勻的菜花狀團(tuán)聚物連在一起，其平整度、致密度較好，(200)晶面呈擇優(yōu)取向，鎳沉積層平均晶粒尺寸略增大；當(dāng)1,4-丁炔二醇質(zhì)量濃度達(dá)到0.5g/L時，顯著減小棱錐狀尺寸，鎳沉積層平均晶粒尺寸由20.37nm減小到15.994nm，細(xì)化晶粒，而鎳沉積層擇優(yōu)取向并未發(fā)生改變；當(dāng)同時加入糖精和1,4-丁炔二醇，兩者的協(xié)同作用使得晶粒尺寸減小，(111)和(200)