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电刷镀在表面工程中应用的研究进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-03-22  浏览次数:720   关注:加关注
核心提示:电刷镀在表面工程中应用的研究进展任艳萍1,邓红华1,黄方遒1,许乔瑜2( 1. 广州民航职业技术学院,广州510403; 2. 华南理工大学

电刷镀在表面工程中应用的研究进展

任艳萍1,邓红华1,黄方遒1,许乔瑜2

( 1. 广州民航职业技术学院,广州510403; 2. 华南理工大学,广州510641)

摘要: 综述了电刷镀技术在材料表面防腐、耐磨及维修领域的应用。介绍了电刷镀耐蚀、耐磨镀层的新工艺及其性能,包括纳米晶合金电刷镀层、纳米复合电刷镀层、双纳米复合电刷镀层以及电刷镀复合转化膜层的研究现状。最后指出了今后电刷镀技术研究应用的方向。

关键词: 电刷镀; 纳米复合镀层; 复合转化膜层; 表面工程

中图分类号: TQ153 文献标识码: A 文章编号: 1001-3660( 2013) 06-0083-05

电刷镀是基于电解原理,在零件表面快速沉积金属而形成镀层的技术。它具有沉积速度快、镀层种类多、工艺简单、镀层性能优良等特点,随着应用的不断深入,显示出超越其它金属涂覆技术的许多优势。近年来,国内外对电刷镀技术的强化机理及表面工程应用方面进行了很多探索,已从传统的维修工作向表面强化、表面防护、表面装饰方面发展。该技术的关键是电刷镀液的配方[1],工艺也已成为国内外研究的重点[2—8]。为了满足机械、能源、纺织、化工、交通、航空等领域的不同需求,适用于各种材料的多种配方层出不穷[9—12]。电刷镀的新配方主要涉及合金镀、非晶态镀层、复合镀层以及纳米复合镀的应用[13],除此之外,还涉及到电刷镀技术与化学转化、离子注入、化学镀、热喷涂、激光微处理等其它技术的有机融合,为表面工程带来了广阔的应用前景。

1 ·电刷镀在表面防腐中的应用

1. 1 钢基体表面电刷镀层

对于钢基体而言,电刷镀非晶态镀层有较高的防腐蚀性能。文献[14]中的研究表明,未经热处理的非晶态Ni-P 合金电刷镀层有较好的耐酸碱腐蚀能力。将非晶态镍磷合金电刷镀层与18-8 不锈钢、Ti 钢浸入36%的浓盐酸中进行腐蚀试验,非晶态Ni-P 合金电刷镀层的耐蚀性能明显高于不锈钢与Ti 钢。

近年来,纳米晶合金电刷镀层在防腐方面显示出很高的优越性。项忠楠[15]采用可溶性阳极电刷镀的方法制备了纳米晶Ni-Fe 合金镀层。镀液为氨基磺酸盐体系,主要成分为: Ni( NH2SO3)2·4H2O 420 g /L,NiCl2·6H2O 47. 5 g /L,FeCl2·4H2O 10 ~ 30 g /L。阳极使用纯度为99. 99%的镍板,镀液pH 值为3. 0,并控制可溶性金属阳极电位,实现在阳极上只发生金属溶解的氧化反应。制备的Ni-Fe 合金镀层具有典型的纳米晶结构,且为单相( γ-Fe,Ni) 面心立方固溶体结构,随着含Fe 量的增加,镀层的晶粒尺寸减小,硬度增加。合金元素Fe 在Ni-Fe 合金镀层中起到固溶强化和细化晶粒的作用。所制备的纳米晶Ni-13. 49% Fe 合金镀层组织结构均匀致密,晶界处没有明显的孔洞或缺陷,晶界及三叉晶界处的原子错配度小,过渡均匀,其在3. 5%NaCl 溶液中的耐蚀性优于纳米晶Ni 镀层。

纳米复合电刷镀层也代表了金属表面防腐的一个新方向。王芹芹[16]通过电刷镀在Q235 钢上制备出Ni-TiO2纳米复合镀层。她将纳米TiO2粒子按5,10,15 g /L 分别加入到快速镍刷镀液中,并加入微量表面活性剂,配制好的复合镀液先恒温磁力搅拌30 min,再用超声波振荡30 min,且在使用过程中一直搅拌。电刷镀以石墨作为阳极,工件为阴极。与纯Ni 镀层相比,Ni-TiO2纳米复合镀层晶粒更加细小,空隙率更低,采用阳离子表面活性剂分散镀液后所得的镀层效果更为显著。复合镀液中纳米TiO2质量浓度为10 g /L 时,复合镀层的耐腐蚀性能最优。随着复合镀液中纳米颗粒含量的增加,镀层形核率增加,所得镀层晶粒细小,耐腐蚀性能提高; 但超过一定量时,纳米颗粒团聚严重,对镀层结晶产生不利的影响,如镀层不均匀、孔隙率较大等,镀层的耐腐蚀性能反而降低。

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关键词: 电刷镀 表面工程
 
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