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Ni-金刚石复合镀层的制备及Ni电结晶初期行为的研究

王美娟  
【摘要】:由金刚石粉体与Ni共同沉积所形成的复合镀层耐磨性较好,可以制备多种钻磨工具,如金刚石线锯、砂轮、金刚石钻头和金刚石滚轮等。在Ni-金刚石复合电镀过程中,通过电化学手段研究金刚石粉体对Ni基质金属的电结晶形核/生长的影响至关重要,可以为生产实践提供重要理论指导,具有较高的理论价值。同时,通过阴极极化曲线和循环伏安测试等电化学手段,结合SEM、XRD、显微硬度测试研究Ni-金刚石复合镀层的制备工艺可以为电镀金刚石线锯提供理论参数,具有广阔的应用前景。最后,在其他较好工艺参数下分别制备纯Ni镀层、镀液不含十二烷基硫酸钠(SDS)的Ni-金刚石复合镀层和镀液含0.05g/L SDS的Ni-金刚石复合镀层,比较3种镀层的耐蚀性和耐磨性。结果表明: 金刚石粉体促进Ni电结晶。金刚石粉体为Ni电结晶提供形核活性点,缩短Ni电结晶的形核弛豫时间,降低Ni电结晶的转移电阻,使形核过电位正移,促进Ni电结晶形核;金刚石粉体不改变Ni电结晶形核方式,在纯Ni镀层和Ni-金刚石镀层中,Ni电结晶形核可能均为多晶形核。 得到了较好的工艺条件。制备Ni-金刚石复合镀层的较好工艺条件为:NiSO4·6H2O132g/L, NiCl215g/L, H3BO330g/L,镀液温度(50±1)℃C,pH值3-4,阴极电流密度4A/dm2,金刚石粉体浓度30g/L,SDS浓度0.05g/L。在该工艺条件下所得复合镀层表面平整,组织均匀致密,显微硬度高达357Hv。 在较好工艺条件下所得镀层耐蚀耐磨性较好。纯Ni镀层耐蚀性较好,在镀液不含SDS下制备的Ni-金刚石复合镀层表面出现宏观裂纹,耐蚀性较差,在镀液含0.05g/L SDS下所制备的Ni-金刚石复合镀层表面存在孔洞,腐蚀程度较轻;纯Ni镀层、在镀液不含SDS下制备的Ni-金刚石复合镀层和在镀液含0.05g/L SDS下所制备的Ni-金刚石复合镀层的平均摩擦系数分别为0.4557、0.2775和0.1931,磨损量分别为0.0043、0.0023和0.0003g,说明在较好工艺条件下制备的复合镀层具有较好的减摩抗磨性能。


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