论文实例电沉积RENiWPSiC多功能复合材料镀层的理论研究与应用

论文实例电沉积RENiWPSiC多功能复合材料镀层的理论研究与应用 根据热力学分析，计算并绘制了Ni-P-H2O系和Ni-C-H2O系E-pH图。结果表明，Ni与P能以Ni3P的形式在阴极上沉积。镀层中有Ni3C生成，C加入镀液中的有机物和溶于水中的空气中的CO2。工艺条件试验结果表明，采用适宜的复合镀工艺，可得到一系列各种不同成分的复合材料镀层，其成分范围为：SiC530wt、Ni5060wt、W1025wt、P515wt、RE510wt。氯化稀土、氧化稀土和硫酸盐稀土的加入，有利于提高复合材料中W、P和SiC的含量。次亚磷酸钠的添加量应适中，添加过多会降低镀层中W和SiC的含量，一般应控制在1015g/L之间。电流密度、温度和PH值对复合材料中的W、P和SiC含量影响较大，综合考虑它们的影响，Dk应为510A/dm2、pH应控制在6.06.5之间、温度应控制在5565之间。此外，Dk和PH对复合镀层的表面形貌影响也较大，Dk和PH高时，复合材料结晶粗；相反，DK和PH低时，结晶细。搅拌间歇时间对复合材料中的Ni、W、P含量影响不大，但对SiC含量的影响较大，搅拌时间长和间歇时间长都会降低复合材料中SiC的含量，所以，一般间歇时间为3min左右，搅拌时间45min。 阴极过程试验结果显示，当镀液中加入SiC微粒和稀土后，复合材料的阴极沉积电流密度增加，有利于Ni-W-P合金在阴极沉积，并形成Ni-W-P-SiC或RE-Ni-W-P-SiC复合材料。而在镀液中加入PTFE后，却降低复合材料镀层的阴极沉积电流密度。当稀土的添加量为79g/l时，复合材料镀层的阴极沉积电流密度增加并不明显；随着稀土添加量的增加，复合材料镀层的阴极沉积电流密度增加较明显，当添加量达到1113g/l时，镀层的阴极沉积电流密度增加达到最大值；若进一步增加稀土用量，则阴极沉积电流密度有所下降。SiC微粒与Ni-W-P合金共沉积的机理是：SiC微粒本身带负电荷，当加入到镀液中，它会吸附周围的正电荷，在流体动力学和电场力的作用下，迁移到阴极表面形成弱吸附；其次，到达阴极表面的SiC微粒在静电场力的作用下脱去水化膜与阴极直接接触而形成强吸附；第三，吸附到阴极表面的SiC微粒被Ni-W-P合金捕获一起沉积到镀层中。 RE-Ni-W-P-SiC复合镀层在不同浓度的硫酸、盐酸、磷酸和氯化铁等溶液中的腐蚀试验结果表明，以Ni-W-P合金为基体的复合材料镀层在镀态或热处理条件下在硫酸,磷酸,盐酸和氯化铁溶液中具有较好的耐蚀性,其耐蚀性优于316L不锈钢;Ni-W-P-SiC复合镀层在盐酸、硫酸和氯化铁溶液中的耐蚀性优于Ni-W-P合金镀层和RE-Ni-W-P-SiC复合镀层，而RE-Ni-W-P-SiC复合镀层在磷酸溶液中的耐蚀性又优于Ni-W-P-SiC和Ni-W-P等镀层。RE-Ni-W-P-SiC复合镀层在硫酸和磷酸溶液中的腐蚀机理为缝隙腐蚀和晶间腐蚀，而在盐酸和氯化铁溶液中的腐蚀机理为点蚀和晶间腐蚀。 RE-Ni-W-P-SiC复合材料镀层的组织与结构分析表明，复合镀层在镀态下为非晶态，当热处理温度升到200时，镀层开始晶化并析出Ni3P相；当温度达到500时，镀层晶化完毕，产生新相g-(FeNi)。因此，整个镀层的显微结构随温度的变化过程是：非晶态混晶态晶态；稀土元素对复合镀层的显微组织无影响，但可以提高复合镀层中SiC微的含量；镀液中钨酸钠和柠檬酸的浓度对复合材料镀层的结构影响不大，复合