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。当阴极平动速率从10 mm/s增至30 mm/s时,电铸层的显微硬度升高,表面质量得到改善。当电流密度为1 A/dm²,平动速率为20 mm/s时,电铸层的显微硬度较高,约为325.4 HV。     

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。     

电铸铜制备小直径薄壁回转体零件

采用3D打印的圆柱体作为芯模电铸铜,得到小直径薄壁回转体零件。配方和工艺条件为:CuSO4·5H2O 200 g/L,浓硫酸60 g/L,Cl-0.05 g/L,pH 1,温度26℃,极间距3 cm,电流密度2~8 A/dm2,阴极表面线速率3.14~12.56 mm/s。研究了电流密度和阴极表面线速率对电铸铜表面形貌和显微硬度的影响。随电流密度或阴极表面线速率增大,电铸铜的晶粒得到有效细化,组织更均匀、致密,显微硬度先增大后减小。电流密度为4A/dm2,阴极表面线速率为9.42 mm/s时,电铸铜的表面形貌最好,显微硬度最高,所得回转体零件表面光滑、平整,厚度均匀。     

钴阳极电流密度对摩擦辅助双阳极电铸镍-钴合金的影响

在游离微珠摩擦辅助下,采用镍、钴双阳极电铸Ni–Co合金。研究了镍阳极电流密度为4.0A/dm²时,钴阳极电流密度的变化对Ni–Co合金电铸层性能的影响。结果表明,Ni–Co合金电铸层表面平整、致密,在扫描电镜下可以看到明显的摩擦痕迹。随着钴阳极电流密度增大,Ni–Co合金电铸层的Co质量分数略增,显微硬度降低,晶相结构变化不大。钴阳极电流密度为1.0 A/dm²时所得的Ni–Co合金电铸层表面晶粒最细致,Co质量分数为59.09%,显微硬度达到623 HV。     

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。     

基于3D打印技术的微沟槽金属铜电铸工艺

提出采用3D打印技术与电铸技术相结合的工艺方法制作微沟槽。首先利用3D打印技术制备具有微沟槽结构的基体,经表面导电处理后制成电铸阴极,然后采用电铸技术加工微沟槽。通过正交试验考察了加工间距、阴极电流密度、搅拌速率、温度等工艺参数对铸层显微硬度的影响,加工出了形貌较好的深为547μm、宽为355μm的微沟槽。通过极差分析得出阴极电流密度是影响铸层硬度的最主要因素。获得最大硬度的最佳工艺条件为:加工间距40 mm,阴极电流密度6 A/dm~2,搅拌速率600 r/min,温度26°C。     

反光膜微结构阵列电铸电流密度分析

为了获得高质量的微结构阵列反光膜产品,控制电铸过程尤为重要。芯模所在阴极表面的电流密度分布直接影响电沉积层的质量。对不同形状的芯模和不同极板间距的微棱结构电铸系统,利用有限元方法分析了阴极表面的电流密度。结果表明:极板间距直接影响电流密度分布,计算值与测试结果吻合;芯模棱锥顶角发生变化,该位置处的电流密度变化不大;芯模棱锥深宽比对电流密度分布影响很大;当棱锥侧面与基板夹角为锐角时,凹槽处很难电铸。实际微棱电铸结果说明了仿真的可靠性。     

电铸铜工艺与景观雕塑制作的相关性研究

通过正交试验研究了工艺参数对铸铜层性能的影响。结果表明:电铸铜工艺在景观雕塑制作领域有其独特优势。依据景观雕塑使用条件,在保证铸铜层硬度的前提下,确定了硫酸铜240g/L、硫酸60g/L、电流密度4A/dm~2、温度20℃为最佳的电铸铜工艺条件;在保证铸铜层拉伸强度的前提下,确定了硫酸铜220g/L、硫酸70g/L、电流密度6A/dm~2、温度20℃或30℃为最佳的电铸铜工艺条件;控制电流密度在6A/dm~2左右,铸铜层的硬度与拉伸强度良好。     

电流密度对镀锰层结构及性能的影响

采用电沉积方法在镍基体表面制备镀锰层。研究了电流密度对镀锰层结构及性能的影响。结果表明:当电流密度为6A/dm2时,电流效率达到67.61%,所得镀锰层的表面形貌和晶体结构均较好,硬度为5 060 MPa,自腐蚀电流密度为7.311×10-5 A/cm2。     

辅助阴极对电铸微模芯厚度均匀性的影响

用Ansys有限元软件对微透镜阵列模芯电铸过程中的电场线分布进行模拟分析,研究了辅助阴极的尺寸对电流密度分布的影响,预测了电铸模芯厚度均匀性的变化趋势。分析发现,辅助阴极能提高电铸模芯厚度的均匀性,当框形辅助阴极与母板阴极的边长之比为1.5时,模芯表面的电流密度相对偏差由无辅助阴极时的82.8%降低至10.1%。通过电铸实验对模拟结果进行验证。结果表明,所得铸层厚度偏差可降低到18.89%,与模拟分析结果较为一致。电铸成型所得1 mm厚的微透镜阵列模芯厚度均匀,微观形貌与母板一致,可应用于微注塑成型工艺。     

超声辅助电铸钨丝–镍复合层的微观结构和抗拉强度

在钨丝–镍的复合电铸过程中施加超声辅助,以改善复合电铸层的组织结构,提高其抗拉强度。电铸液组成和工艺条件为:氨基磺酸镍400 g/L,氯化镍15 g/L,硼酸30 g/L,p H=4.5,温度43°C,电流密度4 A/dm~2,超声波频率100 k Hz,超声波功率120 W。研究了超声波辅助对钨丝–镍复合电铸层表面形貌、断口形貌、结晶取向、晶粒尺寸等微观结构及其抗拉强度的影响。结果表明:超声空化伴随的微射流和冲击波能够有效避免复合电铸层表面孔隙的形成,显著细化晶粒,减少内部空洞。超声波的应用改变了镍晶体的生长方式,显著提高了(200)面的择优程度。超声条件下获得的钨丝–镍复合电铸层具有更高的抗拉强度。当钨丝体积分数为50%时,超声辅助下所得复合电铸层的抗拉强度为1 502 MPa,比无超声条件下的复合电铸层高13.8%。     

避雷针电铸紫铜工艺的改进

介绍了传统的避雷针电铸紫铜生产工艺,并指出了其缺点。对传统工艺的横向挂镀方式进行改进,提出了一种基于横向滚镀方式的电铸铜工艺,并讨论了硫酸铜和硫酸含量、温度及阴极移动速度对极限电流密度的影响。改进后的工艺具有镀速快,装载量大,生产效率高,镀层厚度均匀,生产成本低等优点。     

碳纤维粉对电铸镍–碳纤维粉复合材料组织与性能的影响

在硫酸镍溶液体系中,采用复合电铸工艺在金属镍基体上制备了镍–碳纤维粉复合材料。通过红外碳硫分析仪、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能试验机研究了电铸液中碳纤维粉添加量对复合电铸层内碳纤维粉含量、表面微观形貌以及拉伸性能的影响。复合电铸层内的碳纤维粉含量、抗拉强度和屈服强度均随电铸液内碳纤维粉添加量的增加而先增大后减小,并在电铸液中碳纤维粉为6 g/L时达到最大值,抗拉强度为636.6 MPa、屈服强度为500.1 MPa,而延伸率降至最小。复合电铸层内碳纤维粉的存在明显改变电铸层的表面微观形貌。随着复合电铸层内碳纤维粉含量的增大,复合电铸层致密性下降。     

在Ly_(12)铝合金型芯上直接电铸镍

一、前言Ly_(12)铝合金有很好的机械加工性能,能达到较高的加工精度和光洁度,而且在电铸成型以后,铝型芯容易腐蚀去除而不损害电铸层,因此某些有特殊要求的精密制品的电铸往往都选择 Ly_(12)铝合金作为型芯。例如超音速精密切割咀、激光接受器、镍管等的电铸成型都采用这种型芯。但是,在这种型芯上电铸必须进行特殊的表面预处理。如浸锌等等,否则电沉积层在电沉积过程中将产生龟裂和脱皮。我们在超音速精密切割咀电铸镍和电铸铜时,试验采用了一种在 Ly_(12)铝合金型芯上直接电铸镍工艺,现简单介绍如下:     

超临界流体镍基金刚石复合电铸的实验研究

介绍了超临界流体镍基金刚石复合电铸的实验方法及工艺。采用扫描电镜和显微硬度仪表征镍基金刚石复合电铸层的表面形貌和显微硬度,分析金刚石微粒的质量浓度和工作压力对复合电铸层显微硬度的影响,并与普通复合电铸层的进行对比。结果表明:超临界CO2流体独特的理化特性,可有效提高镍基金刚石复合电铸层的表面质量。工作压力为10~14MPa时,超临界CO2流体环境对金刚石微粒的分散效果良好。在工作压力10MPa,金刚石微粒50g/L时,复合电铸层的显微硬度达到9 100MPa。     

氧化镧对电铸铜–碳化硅工具电极损耗的影响

为了减少电火花加工(EDM)工具电极的损耗,采用稀土La2O3为电铸基液添加剂,制备了Cu–Si C复合材料。电铸液组成和工艺条件为:Cu SO4·5H2O 200 g/L,H3BO3 20 g/L,Na Cl 80 mg/L,Si C 35 g/L,La2O3≤2.5 g/L,温度30°C,电流密度4 A/dm2,时间5 h。研究了La2O3添加量不同时,电铸Cu–Si C复合材料中Si C的分布情况和沉积量,以及将其用作EDM工具电极时的表面形貌和相对质量损耗。结果表明,La2O3可促进Si C颗粒与铜共沉积,改善Si C在电铸层中的分散性,提高铸层的抗电蚀性。当La2O3添加量为1.5 g/L时,电铸Cu–Si C复合材料的抗电蚀性最佳。     

垂直冲液辅助对镍-氧化铈复合电铸层微观结构的影响

在垂直冲液条件下进行以纳米CeO₂颗粒(平均粒径50 nm)为增强相的Ni基复合电铸，以改善复合电铸层的微观组织结构，提高其显微硬度。电铸液组成和工艺条件为：氨基磺酸镍400 g/L，氯化镍15 g/L，硼酸30 g/L,p H=4.5，温度43°C，垂直冲液速率0.5m/s，阴极电流密度4A/dm²。研究了垂直冲液对复合电铸层微观形貌、结晶取向、晶粒尺寸及显微硬度的影响。结果表明：在电铸过程中施加垂直冲液能够显著减少纳米颗粒的团聚现象，提高纳米颗粒在复合电铸层中的含量和分布均匀性，并使镀层晶粒显著细化，在(200)晶面的择优取向程度明显得到了加强，显微硬度提高了22%。     

硫酸盐电铸镍内应力的影响因素

研究了NiSO4·6H2O质量浓度、NiCl2·6H2O质量浓度、温度和阴极电流密度等工艺参数对硫酸盐电铸镍层内应力的影响。通过铜箔阴极弯曲法半定量地测定了镍铸层的内应力,采用扫描电镜和X射线衍射表征了镀层在不同应力状态下的表面形貌和微观结构。结果表明,当NiSO4·6H2O质量浓度为100～150g/L时,其变化对内应力影响较大;镀液中氯离子浓度的增加会增大镀层内应力;低温和大电流密度条件下获得的镀层具有大的拉应力,高温小电流则有利于降低镀层的拉应力。     

工艺条件对冲液电铸微结构粗糙度及形貌的影响

采用冲液电铸工艺制备金属微结构,研究了阴极电流密度和冲液速率对微结构粗糙度及形貌的影响。结果表明:粗糙度随阴极电流密度的增加(0.5～1.3A/dm2)而增大,但随冲液速率的提高(0.2～1.3m/s)而减小;阴极电流密度和冲液速率均对微结构的形貌有明显影响,当阴极电流密度为0.5A/dm2且冲液速率为1.3m/s时,微结构的形貌质量最优。     

钴-镍阳极面积比对摩擦辅助电铸镍-钴合金的影响

采用摩擦辅助电铸技术,研究当阴极电流密度为4.0 A/dm2时,钴-镍阳极面积比的变化对镍钴合金电铸层显微硬度、组成和结构的影响。结果表明：当钴-镍阳极面积比由15%增大到25%时,镍钴合金中钴含量显著增加,从43.5%增加到63.5%,镍钴合金铸层显微硬度从603 HV提高到635 HV;当钴-镍阳极面积比继续增大到55%时,钴含量几乎不变,但显微硬度仍从635 HV提高到671 HV,电铸层晶粒呈逐渐细化的趋势。各镍钴合金电铸层均具有面心立方结构和密排六方结构。