機(jī)械研磨酸性鍍銅工藝與性能研究.pdf

1、硫酸鹽酸性鍍銅工藝由于具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、成本低等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，但該銅鍍層具有晶粒尺寸大、孔隙率高等缺點(diǎn)。為了提高鍍銅層的性能，近年來，機(jī)械研磨處理作為一種金屬表面納米化處理技術(shù)受到廣泛應(yīng)用。機(jī)械研磨電鍍就是將機(jī)械研磨處理技術(shù)與電鍍技術(shù)相結(jié)合，在電鍍過程中通過研磨球在基體表面往返運(yùn)動(dòng)來制備性能更優(yōu)鍍層的技術(shù)。
　　本文以A3鋼作為基材，首先選用硫酸鹽酸性鍍銅配方，通過赫爾槽試驗(yàn)確定電流密度范圍，再通過單因素實(shí)驗(yàn)研究電

2、流密度對(duì)鍍銅層性能的影響，確定最佳電流密度。通過在鍍液中添加不同含量的葡萄糖，研究葡萄糖對(duì)鍍層性能的影響，從而確定傳統(tǒng)硫酸鹽酸性鍍銅最佳工藝配方。葡萄糖的加入并不能細(xì)化晶粒，但能提高鍍層的沉積速率、降低孔隙率以及粗糙度。最佳傳統(tǒng)鍍銅(TEP)配方為：CuSO4·2H2O180-220g/L，H2SO450-70g/L，葡萄糖20g/L，溫度：室溫，空氣攪拌，電流密度為5A/dm2。采用該TEP鍍銅工藝施鍍30 min發(fā)現(xiàn)鍍層的晶粒尺寸為

3、4μm-7μm，鍍層厚度為30.7μm，鍍層橫截面硬度為115 HV，孔隙率為1個(gè)/cm2，采用900℃固體滲碳90 min后滲碳層的厚度為70μm。
　　在水平振動(dòng)方式下，研究了不同研磨直徑和振蕩頻率對(duì)鍍銅層微觀結(jié)構(gòu)、厚度、硬度、孔隙率、耐蝕性的影響，并確定了水平振動(dòng)方式下的最佳工藝，為：研磨玻璃珠珠直徑：8 mm，總研磨珠的面積占整個(gè)鍍槽底部面積的2/3，水平振蕩頻率：4 Hz，CuSO4·2H2O180-220g/L，H2S

4、O450-70g/L，葡萄糖20g/L，室溫，電流密度為5 A/dm2。與TEP相比，采用機(jī)械研磨酸性鍍銅工藝所得鍍層晶粒明顯細(xì)化，平均晶粒尺寸由4μm-7μm減小到小于1μm，鍍層厚度由30.7μm降至20.8μm，鍍層的硬度從115 HV上升到178.2 HV，鍍層的孔隙率由1個(gè)/cm2降至0.2個(gè)/cm2，相同條件下滲碳層的厚度從70μm降到20μm，表面亮度以及耐蝕性能顯著提高。
　　水平振蕩方式下，研磨珠易堆積，導(dǎo)致鍍層

5、局部表面不均勻，鍍層外觀的重現(xiàn)性不好。為了獲得重現(xiàn)性更好的鍍銅層，設(shè)計(jì)了一個(gè)搖擺振蕩銅裝置。研究了在搖擺方式下，不同研磨球直徑對(duì)鍍銅層性能的影響。結(jié)果表明在搖擺振蕩方式下鍍銅的厚度隨著研磨珠直徑的增加而逐漸的降低，鍍層的硬度隨著研磨珠的直徑增大而增大；孔隙率和滲碳層的厚度隨著研磨珠直徑的升高先降低后增大，而耐蝕性隨著研磨珠直徑的增加先增大后減小。當(dāng)研磨珠的直徑為8 mm時(shí)，鍍層的晶粒尺寸小于3μm，硬度為169 HV，孔隙率為0.4個(gè)/