浅论电铸脉冲电铸镍钴合金成型工艺及性能

论文导读：度的测试342.3.2应力测试342.3.3沉积速率的计算34-352.3.4电铸层孔隙率测试35-362.3.5电铸层耐蚀性浅析362.3.612下一页
摘要：电铸技术具有仿真性强、复制精度高等特点,近几年来,随着工业的迅速进展,对复杂微细、精密异型的金属零件的需求大幅度地增加,这使得电铸技术受到高度重视。镍钴合金由于其优良的物理、化学和机械性能,较高的硬度和强度,较高的耐蚀性和耐磨性能,良好的热传导性而被作为工程材料广泛地运用。本课题利用电铸技术,在硫酸盐镀液中采取脉冲电沉积的方式制作镍钴合金零件,比较探讨了镍钴合金铸层和纯镍铸层的硬度、内应力、耐腐蚀性、沉积速率、孔隙率、表面形貌及微观结构等方面的差别。用硫酸钴含量、脉冲频率、阴极电流密度、温度和pH值五个因素进行了四水平正交试验,以铸层的显微硬度作为判断标准,探讨了五个因素对铸层性能的影响。用单因素策略探讨了硫酸钴含量、脉冲频率、阴极电流密度、温度和pH值五个因素对铸层中钴含量的影响。确定了获得优良铸层的最佳工艺参数为硫酸钴含量：20g/L;脉冲频率：5000Hz;阴极电流密度：1.0A/dm2;镀液温度：55℃；pH值：3.5。合金铸层的硬度随镀液中硫酸钻含量的增加先增加后减小,在硫酸钴含量为20g/L时达到最大值；随阴极电流密度的增大先增大后减小,在3.0A/dm2时达到最大；随脉冲频率的升高而增大；随pH值的增加而减小；随温度的升高先减小后增大,在45℃时最小。合金铸层中钴含量随镀液中硫酸钻含量的增加而增加,随阴极电流密度的增加而减少；随脉冲频率的增加而增加,随pH值的增大而减少,随温度的升高而增大。通过扫描电镜(SEM)图片可以看出,硫酸钴含量以10g/L增加到20g/L时,晶粒细化,晶粒尺寸更加均匀,进一步增加硫酸钴含量时,合金层中颗粒形状逐渐转变为三角状,晶粒尺寸又逐渐变大,随着硫酸钴含量的增加,三角状颗粒的数量增加并细化,晶粒形状由颗粒状向针状转变；频率越大,铸层晶粒越细化；电流密度越小,晶粒越细化,增大电流密度会导致铸层表面结构恶化。在最佳工艺条件下制备的铸层中钴的质量分数为44.26%,以扫描电镜(SEM)图像可以看出镍钴合金铸层比纯镍铸层的表面更加光滑、平整,晶粒均匀,结构相对紧密,孔洞较少；以XRD和透射电镜(TEM)可以看出,合金铸层是各向同性的多晶结构,钴元素加入后使得铸层的衍射峰发生转变,铸层的晶体结构以单纯的面心立方结构向着面心立方与密排六方的混合晶体结构转变；纯镍铸层晶粒的平均粒径在80nm左右,合金铸层的晶粒的平均粒径约为20nm,合金铸层的晶粒粒径仅为纯镍铸层晶粒粒径的四分之一；合金铸层中有着着大量的位错、堆垛层错和孪晶,孪晶的边界阻碍了位错和堆垛层错的运动,导致铸层硬度和强度升高。镍钴合金铸层的耐腐蚀性相对于纯镍铸层提升了将近2倍。镍钴合金产生的内应力为拉应力,随着铸层中钴含量的升高,铸层的内应力先增大后减小。合金铸层和纯镍铸层的孔隙率均随着铸层厚度的增加而降低。铸层的沉积速率随着硫酸钻浓度的升高而减小,但是变化幅度不大。关键词：脉冲电铸论文Ni-Co合金论文微观结构论文应力论文腐蚀论文
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ABSTRACT5-7
目录7-10
第一章 绪论10-30

1.1 电铸技术概要10-24

1.1 电铸技术特点10-11

1.2 电铸加工原理11-19

1.3 电铸加工工艺19-22

1.4 电铸技术的进展及运用22-24

1.2 脉冲电铸原理24-25

1.3 合金电铸工艺25-28

1.3.1 合金电铸的原理25-26

1.3.2 合金共沉积的基本条件26

1.3.3 电沉积合金的特点26-27

1.3.4 获得电沉积合金的策略27-28

1.4 选题作用和本论文的主要内容28-30

第二章 实验策略和内容30-37

2.1 实验材料及仪器30-31

2.2 脉冲电铸工艺流程31-34

2.1 原型的选定31

2.2 电解液的配置31-33

2.3 电铸33

2.4 电铸后处理33-34

2.3 电铸层性能测试34-37

2.3.1 显微硬度的测试34

2.3.2 应力测试34

2.3.3 沉积速率的计算34-35

2.3.4 电铸层孔隙率测试35-36

2.3.5 电铸层耐蚀性浅析36

2.3.6论文导读：量和表面形貌的影响42-473.3.2脉冲频率对铸层钻含量和表面形貌的影响47-483.3.3阴极电流密度对铸层钴含量和表面形貌的影响48-503.3.4温度对铸层钴含量的影响50-513.3.5pH值对铸层钴含量的影响513.4纯镍铸层与合金铸层的表面形貌51-533.5铸层的微观结构53-563.6本章小结56-58第四章合金铸层的性能浅析58-65

4.1电铸加

电铸层形貌及成分浅析36

2.3.7 电铸层组织结构浅析36-37

第三章 工艺参数对合金铸层性能和微观结构的影响37-58

3.1 正交实验设计37-39

3.2 工艺参数对合金铸层显微硬度影响的浅析39-42

3.

2.1 硫酸钴含量对合金铸层显微硬度的影响39-40

3.

2.2 脉冲频率对合金铸层显微硬度的影响40

3.

2.3 电流密度对合金铸层显微硬度的影响40-41

3.

2.4 温度对合金铸层显微硬度的影响41

3.

2.5 pH值对合金铸层显微硬度的影响41-42

3.3 合金铸层中钴含量影响因素的探讨42-51

3.1 硫酸钴含量对铸层钴含量和表面形貌的影响42-47

3.2 脉冲频率对铸层钻含量和表面形貌的影响47-48

3.3 阴极电流密度对铸层钴含量和表面形貌的影响48-50

3.4 温度对铸层钴含量的影响50-51

3.5 pH值对铸层钴含量的影响51

3.4 纯镍铸层与合金铸层的表面形貌51-53

3.5 铸层的微观结构53-56

3.6 本章小结56-58

第四章 合金铸层的性能浅析58-65

4.1 电铸加工实物58

4.2 铸层硬度浅析58-60

4.3 铸层耐蚀性浅析60-61

4.4 铸层内应力浅析61-62

4.5 铸层孔隙率浅析62

4.6 铸层沉积速率浅析62-63

4.7 本章小结63-65

第五章 结论与展望65-68

5.1 结论65-66

5.2 未来探讨工作展望66-68

参考文献68-72
致谢72-73
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文73-74