摘要：电沉积镍铬合金具有耐磨、抗腐蚀、高电阻等许多优异性能。镀层中铬含量不同,其性能也有很大的差别,当镀层中铬含量达到一定值时,表面形成一层铬的非晶态结构,具有较高的耐腐蚀性,其耐腐蚀性能相当于甚至优于含铬量相近的不锈钢。沉积的镍铬合金具有与锻造的镍铬合金相同的性能,可作为代铬镀层用于轴、轴瓦、齿轮等耐高温磨损的部件,也可用于装饰,日益受到重视。 向镍铬复合镀液中添加粒径尺度在纳米级(1～100nm)的固体颗粒,并进行充分地分散,使纳米不溶性固体颗粒均匀悬浮在镀液中,通过与金属共沉积获得纳米镍铬复合镀层。纳米复合镀层能极大改善镀层的硬度、耐磨及减摩性能、耐腐蚀性、耐高温性能、电及电催化性能等。
本文的主要研究成果如下: (一)镍铬电镀体系的确定 镍和铬的化学电位不同,要使其实现共沉积,选用不同的配位剂配制成镍铬电镀溶液。根据得到的镍铬合金镀层的效果,选择出合适的镍铬电镀配位剂,最终确定出镍铬合金镀液采用柠檬酸钠、甲酸钠和尿素配位剂体系。 (二)镍铬电镀工艺的研究 采用直流电镀方法,利用正交法对柠檬酸钠-甲酸钠-尿素镍铬电镀体系进行进一步研究,确定各因素对合金电镀的影响程度,得出较佳的工艺组合。对影响因素做单一条件的实验,选出各个影响因素的最佳条件。 (三)镍铬电镀液及镀层性能的测定 镍铬电镀液和镀层的性能是检验电镀效果的主要指标。实验中各项性能检测为:镀液的电导率为96mS/cm,电流效率为60%,镀液的分散能力很强。直流电镀得到的镍铬镀层,其外观好、结合力强,孔隙率为5点/cm2,而硬度则达到1200～1300 HV。用超声搅拌的方式将纳米TiO2引入到镍铬合金镀层中,通过与镍铬共沉积获得纳米TiO2镍铬复合镀层。与镍铬合金镀层性能比较,TiO2纳米镍铬复合镀层的显微硬度、耐腐蚀性和耐磨性等性能都有了很大提高。结果表明:柠檬酸钠-甲酸钠-尿素电镀体系电镀液及镍铬镀层的性能良好,达到了预期目标。 (四)镍铬镀层连续均镀的研究 镍铬连续均镀镀液以硫酸镍、氯化镍和氯化铬为主盐。为了避免连续均镀中镀层的起皮、结合力差等缺点,镀液采用蒸馏水和二甲基甲酰胺(DMF)(体积比为1:1)的混合液为溶剂。在镍铬合金镀液中加入DMF可使析氢过电位上升,阴极析氢量减小,pH值变化小,施镀电流密度范围增宽,电流效率增强。 (五)镍铬电镀液极化曲线的研究 分别研究了镍铬电镀液极化曲线随主盐浓度、镀液酸度、添加剂及镀液温度等的变化关系。极化曲线的研究表明,镍铬的电沉积是完全不可逆反应;并且从极化曲线的角度阐明了本文选定的镀液组成及电镀工艺条件的合理性。
