硫酸铜浓度及电流密度的变化对游离微珠辅助磨电铸铜的影响

目的 研究硫酸铜浓度及电流密度的变化对游离微珠辅助磨电铸铜电流效率和沉积层表面形貌、显微硬度的影响。方法 使用立式阴极回转电铸设备进行单因素电铸试验,在硫酸铜质量浓度分别为40、80、120 g/L的条件下,将电流密度由1 A/dm²增至4 A/dm²进行试验。使用库仑计测量记录流经试验回路的电荷量,使用精密电子天平称取铜沉积层的质量,使用扫描电子显微镜观察铜沉积层的表面微观形貌,使用显微硬度计测量铜沉积层的显微硬度。结果 硫酸铜质量浓度为40 g/L,电流密度由1 A/dm²提高到4 A/dm²时,沉积层的表面形貌逐渐趋于光滑平整,电流效率随着电流密度的增加先提高、后降低,在电流密度为2 A/dm²时增至最高95.4%,在电流密度为4 A/dm²时下降至最低92.7%。电流密度由1 A/dm²提高到3 A/dm²时,显微硬度由120.3HV增至最高139.8HV。电流密度为4 A/dm²时,沉积层的表面粗糙度Ra最低,为0.19 μm。硫酸铜质量浓度为80 g/L条件下,电流密度为4 A/dm²时的沉积层表面最为平整,沉积层的表面粗糙度较低,为0.62 μm。电流密度由1 A/dm²提高到4 A/dm²时,电流效率由94.1%增至最高97.2%,显微硬度由119.4HV增至最高146.3HV。硫酸铜质量浓度为120 g/L条件下,电流密度由1 A/dm²提高到4 A/dm²时,沉积层表面的毛刺逐渐变小,且数量也逐渐减少,电流效率由93.9%增至最高97.6%,显微硬度由117.3HV增至最高136.4HV。结论 在一定条件下提高电流密度或降低硫酸铜浓度,均可改善沉积层的表面形貌,提高沉积层的显微硬度。游离微珠的运动磨削既可以改善沉积层的表面形貌,也可以改善沉积层内部的晶粒组织结构,提高沉积层的显微硬度,但微珠的运动会磨削掉沉积层表面微量的铜,降低电铸铜的电流效率。     

基于游离微珠摩擦辅助的阴极复合运动电铸装置的设计及试验研究

基于游离微珠摩擦辅助原理,设计了一台阴极平动及自旋转的专用电铸装置.通过电铸试验研究了硬质粒子摩擦、阴极电流密度和阴极平动速率对电铸层表面形貌和显微硬度的影响.结果表明,电铸过程增加硬质粒子微磨削能够显著改善电铸层的表面质量.随着电流密度从1 A/dm2升高到6 A/dm2,电铸层的显微硬度降低,表面质量变差.当阴极平...     

微珠柔性受压辅助磨电铸镍工艺

在柔性支撑下使硬质粒子对旋转阴极电铸层表面进行摩擦和碰撞，以提高电铸层的表面品质和机械性能。对比了传统电铸层和微珠柔性受压辅助磨电铸层的外观、微观组织结构和显微硬度。结果表明，微珠柔性受压辅助磨电铸所得Ni电铸层表面平整光亮，表面粗糙度Ra为0.057μm，显微硬度为398.7 HV，平均晶粒尺寸为23.7 nm。与传统电铸层相比，微珠柔性受压辅助磨电铸表面粗糙度更低，显微硬度更高，微观形貌更细致。     

浸蚀前处理对锆铜合金表面电铸镍层结合强度的影响

采用不同浸蚀液探索锆铜合金前处理工艺，以提高电铸镍层在其表面的结合强度。采用金相显微镜和扫描电子显微镜，考察了锆铜合金试样浸蚀前后的表面形貌。结果发现，样件在47°C的100 g/L或200 g/L稀硫酸溶液中浸蚀后表面没有明显变化，其表面氧化层不能被完全去除。使用100 g/L硫酸+100 g/L硫酸铁溶液时，常温(25°C)下已有比较明显的腐蚀作用，但样件表面因腐蚀不均匀而变得凹凸不平。提高该溶液的温度至50℃后，浸蚀3 min时基体表面的腐蚀有一定减缓，但仍不均匀，而浸蚀5 min时样件表面平整，晶粒状结构凸显。若采用5 g氯化铁+50 mL盐酸溶液在常温下浸蚀，由于其腐蚀作用较强，不易控制，超过30 s就足以破坏基体表面晶粒的晶格，加剧组织缺陷的形成，不利于电铸层结合力的提高。奥拉法结合强度测试表明，使用上述硫酸+硫酸铁溶液在50℃以下处理3～5 min后，基体与电铸镍层的结合强度可以达到180 MPa以上。     

阴极复合运动游离微珠辅助磨擦电铸装置的设计

在使用传统槽式电铸方法进行游离微珠摩擦辅助电铸加工时，如何防止游离微珠（陶瓷球）泄漏并能够更好地实现游离微珠摩擦辅助电铸技术，成为新的研究难题。基于游离微珠摩擦辅助电铸技术，设计开发了一种以回转运动系统和柔性连接结构为主要部件的阴极复合运动式电铸装置，并应用游离微珠摩擦辅助电铸技术进行电铸成形加工，获得了光滑平整的电铸层表面。