直流电沉积Ni-P-αAl2O3纳米复合镀层的研究

摘要

本文将纳米α-Al2O3粒子加入基础镀磷镍液中进行电沉积，获得了Ni-P-α-Al2O3纳米复合镀层，综述了各种因素对复合电沉积过程的影响，介绍了复合沉积层的各种性能及应用。通过沉降实验分析分散系体系的悬浮性能，利用HX-1000TM型数字式显微硬度计分析了镀层表面的显微硬度，通过浸泡实验和阳极极化曲线检测了复合镀层的耐蚀性能。
　　 纳米α-Al2O3粒子由于粒径小，比表面积大，表面自由能高，在生产、贮存过程中极易发生团聚。对纳米α-Al2O3粒子用表面活性剂处理，研究了不同超声时间和不同分散剂加入量条件下，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(LAS)和聚乙二醇6000(PEG6000)三种分散剂对纳米α-Al2O3粒子在水溶液中分散性能的影响。结果表明：这些阴离子、阳离子和非离子表面活性剂可有效地抑制纳米α-Al2O3粒子的团聚。最佳分散工艺为：十二烷基苯磺酸钠加入量0.8g/L，超声时间35min。最低沉降体积低达5.4ml，镀层最大显微硬度值高达1207HV。
　　 研究了Ni-P-α-Al2O3纳米复合镀层热处理前后结构的变化对性能的影响，目的是找出微观结构和性能之间的联系。结果表明：镀态Ni-P-α-Al2O3纳米复合镀层呈非晶态结构，200℃镀层开始晶化，析出亚稳相Ni12P5和Ni5P2，350℃亚稳相向Ni3P和Ni稳定相转变，且晶粒长大，400℃时只有NiaP和Ni相；热处理后镀层的硬度大于非晶态镀层，在300℃，部分晶化析出的纳米晶弥散分布于非晶相中，镀层的硬度达到极大值968HV，随着热处理温度的升高，复合镀层的耐蚀性逐渐减弱，当热处理温度超过300℃复合镀层的耐蚀性迅速降低。
　　 以纳米复合镀层显微硬度值作为评价标准，通过正交试验确定出了Ni-P-α-Al2O3纳米复合电镀的最佳工艺条件。最佳工艺条件如下：电沉积温度为35℃，pH值为3.5，电流密度为4A/dm2，搅拌速率为320r/min，纳米粉体浓度为16g/L，电镀时间为70min。在最佳工艺条件下得到镀层最大显微硬度值高达1332HV。