周期換向脈沖法快速電沉積Al2O3/Ni復(fù)合鍍層

陳居田，　費(fèi)敬銀，　史芳芳，　李　倍，　張　閆

(西北工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院， 西安 710129)

?

周期換向脈沖法快速電沉積Al2O3/Ni復(fù)合鍍層

陳居田，費(fèi)敬銀，史芳芳，李倍，張閆

(西北工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院， 西安 710129)

以Al2O3微粒為分散相，進(jìn)行了周期換向脈沖復(fù)合電沉積工藝研究，快速電沉積出了Al2O3/Ni復(fù)合鍍層。利用掃描電鏡及能譜分析技術(shù)對(duì)Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的微觀形貌及組成進(jìn)行了表征，考察了脈沖參數(shù)對(duì)復(fù)合鍍層中Al2O3含量及鍍層微觀形貌的影響；并就周期換向脈沖電沉積與直流電沉積復(fù)合鍍層的微觀形貌、鍍層應(yīng)力及沉積速率進(jìn)行比較。結(jié)果表明：采用周期換向脈沖法快速電沉積可以得到組織致密、內(nèi)應(yīng)力小、沉積速率高的Al2O3/Ni復(fù)合鍍層。

脈沖；周期換向；快速電沉積；復(fù)合鍍

脈沖電鍍技術(shù)發(fā)展至今已有近百年的歷史了。早期的脈沖電鍍側(cè)重于研究脈沖電鍍過(guò)程中的界面響應(yīng)特征和單金屬的結(jié)晶行為[2-4]。近年來(lái)，由于材料科學(xué)的迅速發(fā)展和電子技術(shù)的不斷變革，脈沖鍍技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于新型合金材料的制備。Fei等[5]在研究Zn-Co合金周期換向電沉積特征時(shí)，觀察到鍍層中Co的含量受平均電流密度和反向電流密度的影響較大，反向電流可改變鍍層的組成晶粒尺寸、表面形貌和內(nèi)應(yīng)力。陳葉等[6]發(fā)現(xiàn)使用脈沖電沉積相比直流電沉積制備Ni-P合金，可以提高合金中的P含量并使鍍層形貌更加平整、致密。與此同時(shí)，采用脈沖電沉積方法制備功能復(fù)合鍍層的研究也成為脈沖電鍍研究的一個(gè)新方向。然而，目前脈沖復(fù)合鍍都是采用單向脈沖沉積方法[7]，采用周期換向脈沖電沉積復(fù)合鍍層的研究報(bào)道較少。

以鎳作復(fù)合鍍層的基質(zhì)金屬，和惰性粒子共沉積可獲得具有優(yōu)異抗磨損和防護(hù)性能的復(fù)合鍍層。開(kāi)發(fā)新型高速?gòu)?fù)合鍍鎳工藝，大幅度提高鍍層沉積速率，不僅可以減少能源消耗、降低成本，而且可間接減少電鍍鎳的廢水排放量，從技術(shù)源頭上降低電鍍廢水對(duì)環(huán)境的污染。

本研究以張午花等[8]研制成功的新型高速鎳鍍液為基礎(chǔ)鍍液，采用周期換向快速脈沖復(fù)合電沉積技術(shù)，通過(guò)添加Al2O3微粒(含α-Al2O390%以上，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)作為分散相制備Al2O3/Ni復(fù)合鍍層，并研究了脈沖參數(shù)對(duì)鍍層組成及形貌影響的規(guī)律及周期換向脈沖電沉積與直流電沉積性能的對(duì)比。

1　實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)基體材料為紫銅片，試樣尺寸為50mm×20mm×0.2mm，試樣表面經(jīng)除氧化膜、除油及弱腐蝕后，采用周期換向快速脈沖電沉積法制備Al2O3/Ni復(fù)合鍍層，鍍層厚度約為20μm，電鍍時(shí)間4～20min。

電鍍液由200～250g/L的NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O，350～450g/L的CH3SO3H，30～60g/L的NiCl2·6H2O，25～35g/L的H3BO3，0.05g/L的十二烷基硫酸鈉，2g/L的糖精鈉，10g/L的酒石酸鉀鈉，0.4g/L的乙酸銨，以及5～30g/L的Al2O3微粒組成，pH=5.3，溫度40 ℃，平均電流密度5～30A/dm2，占空比0.3～0.9，逆向脈沖系數(shù)0～0.9，頻率0.1～30Hz。其中Al2O3微粒直徑約5～15μm。

本研究使用的脈沖波形為周期換向的方波，根據(jù)Fei[5]給出的定義，只有平均電流密度Iav，占空比λ，逆向脈沖系數(shù)x和頻率f這4個(gè)參數(shù)是獨(dú)立變化的。給定Iav, λ, x，正向峰值電流密度Ip+和逆向峰值電流密度Ip-可由以下公式確定：

Ip+=Iav/(xλ+λ-x)

(1)

Ip-=x·Ip+

(2)

采用JSM-6390A型掃描電鏡觀察復(fù)合鍍層的微觀形貌，并用隨機(jī)附帶的能譜儀(EDS)分析復(fù)合鍍層中Al2O3微粒的含量。

采用Stoney方法[9]測(cè)試復(fù)合鍍層的內(nèi)應(yīng)力，依據(jù)測(cè)得的試樣自由端的彎曲值，用式(3)計(jì)算出鍍層內(nèi)應(yīng)力值。

σ=ET2Z′/(3tL2)

(3)

式中：σ為鍍層的內(nèi)應(yīng)力，Pa；E為銅片的楊氏模量，Pa；T為銅片的厚度，mm；Z′為試樣自由端偏轉(zhuǎn)量，mm；t為鍍層的厚度，mm；L為試樣浸入鍍液的深度，mm。

沉積速率為鍍層質(zhì)量除以鍍層表面積及電鍍時(shí)間，單位為g·dm-2·h-1，鍍層質(zhì)量為試樣電鍍前后的質(zhì)量差值，本實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次取平均值。

2　結(jié)果與討論

2.1鍍層中Al2O3含量及其影響因素

2.1.1平均電流密度對(duì)鍍層中Al2O3含量的影響

圖1(a)為脈沖平均電流密度對(duì)鍍層中Al2O3含量的影響。測(cè)定時(shí)，保持其他條件不變，只改變脈沖電流。由圖1(a)可知，隨平均電流密度增大，復(fù)合鍍層中Al2O3含量增加；當(dāng)平均電流密度為20A/dm2時(shí)，復(fù)合鍍層中Al2O3含量最大可達(dá)9.01%；之后，平均電流密度繼續(xù)增大，Al2O3含量降低。在低電流密度區(qū)，增大平均電流密度可以提高基質(zhì)金屬的沉積速率，縮短微粒沉積的極限時(shí)間[10]，并且陰極過(guò)電位會(huì)隨平均電流密度增大而增加，對(duì)吸附著正離子的Al2O3微粒的靜電引力增大，有利于Al2O3微粒與基質(zhì)金屬的共沉積；在Al2O3含量達(dá)到最大值后，隨著平均電流密度的繼續(xù)增大，基質(zhì)金屬的沉積速率的增加大于Al2O3微粒嵌入速率的增加，鍍層中Al2O3微粒的含量隨之減小。

2.1.2占空比對(duì)鍍層中Al2O3含量的影響

由于脈沖參數(shù)占空比的存在，脈沖電沉積過(guò)程能夠大幅度提高瞬時(shí)電流密度，使得電鍍過(guò)程中的平均電流密度能夠達(dá)到直流電鍍的實(shí)際電流密度，甚至更高值。在相同的平均電流密度下，占空比越小其正向脈沖峰值電流越大。占空比變化范圍應(yīng)適中，否則鍍層可能無(wú)法形成，本實(shí)驗(yàn)占空比在0.3～0.9間。占空比對(duì)復(fù)合鍍層中Al2O3含量影響如圖1(b) 所示。由圖1(b)可知，占空比在0.3～0.7間，復(fù)合鍍層中Al2O3含量呈上升趨勢(shì)；占空比大于0.7時(shí)，復(fù)合鍍層中Al2O3含量呈下降趨勢(shì)。這主要是因?yàn)椋伎毡容^小時(shí)，隨占空比增大，正、反向電流密度減小，而正向電流導(dǎo)通時(shí)間增大可促進(jìn)共沉積過(guò)程，復(fù)合鍍層中Al2O3含量升高；占空比過(guò)大，正、反向電流密度繼續(xù)降低，基質(zhì)金屬的沉積速率降低導(dǎo)致極限時(shí)間[10]延長(zhǎng)。極限時(shí)間越長(zhǎng)，意味著單位時(shí)間內(nèi)可能嵌入的微粒數(shù)量越少，復(fù)合鍍層中Al2O3含量降低。

圖1　平均電流密度、占空比、逆向脈沖系數(shù)和頻率對(duì)復(fù)合鍍層中Al2O3含量的影響Fig.1　Effect of average current density(a), duty ratio(b), reverse pulse coefficient(c) and frequency(d) on Al2O3 contents in deposits

2.1.3逆向脈沖系數(shù)對(duì)鍍層中Al2O3含量的影響

其他條件不變時(shí)，改變逆向脈沖系數(shù)就是改變了逆向脈沖電流峰值與正向脈沖電流峰值的比值。逆向脈沖系數(shù)越大，則逆向脈沖電流峰值越大。在本試驗(yàn)中，逆向脈沖系數(shù)對(duì)鍍層中Al2O3含量的影響最為顯著。由圖1(c)可知，隨逆向脈沖系數(shù)增大，鍍層中Al2O3含量有所下降。逆向脈沖系數(shù)較小時(shí)，正向脈沖電流峰值較大，有利于Al2O3與基質(zhì)金屬?gòu)?fù)合共沉積，鍍層中Al2O3含量較高；隨逆向脈沖系數(shù)增大，逆向脈沖電流峰值增大，會(huì)導(dǎo)致已沉積或正在被基質(zhì)金屬包裹的Al2O3微粒因基體金屬溶解而脫落的可能性增大及正向沉積不連續(xù)性增強(qiáng)，Al2O3微粒不易被嵌入復(fù)合鍍層。因此，隨逆向脈沖系數(shù)增大，鍍層中Al2O3含量有所下降。

2.1.4頻率對(duì)鍍層中Al2O3含量的影響

如圖1(d)所示，在頻率較小時(shí)，鍍層中Al2O3含量較高；隨頻率增大，鍍層中Al2O3含量升高隨后又逐步降低。分析如下：頻率較小就等于是單脈沖周期較大，則微粒在一個(gè)脈沖周期內(nèi)被基質(zhì)金屬包覆的可能性就大，因此電沉積速率較快，鍍層中Al2O3含量較高；適度增大頻率，雖然單脈沖周期內(nèi)電流導(dǎo)通時(shí)間變短會(huì)導(dǎo)致沉積速率降低，但溶質(zhì)離子更能充分地向電極表面擴(kuò)散，濃差極化降低，鍍層中Al2O3含量增加；繼續(xù)增大頻率，導(dǎo)通時(shí)間變得相當(dāng)短，此時(shí)濃差極化基本可以忽略，沉積速率明顯降低，鍍層中Al2O3含量隨之降低。

2.2鍍層形貌及其影響因素

2.2.1平均電流密度對(duì)鍍層形貌的影響

平均電流密度對(duì)復(fù)合鍍層微觀形貌的影響如圖2所示，圖2(a)～(c)分別表示復(fù)合鍍層在平均電流密度為10A/dm2，20A/dm2，30A/dm2時(shí)的微觀形貌。由圖2可知，當(dāng)平均電流密度為10A/dm2時(shí)，鍍層比較粗糙；當(dāng)平均電流密度在20A/dm2時(shí)，復(fù)合鍍層晶粒細(xì)?。恢?，隨平均電流密度的增大，復(fù)合鍍層的表面質(zhì)量下降，在平均電流密度為30A/dm2時(shí)，鍍層的晶粒尺寸較大，有輕微的團(tuán)聚現(xiàn)象，并且鍍層表面伴有發(fā)黑，故電流密度不能過(guò)高，否則鍍層質(zhì)量下降且有燒焦的危險(xiǎn)。這主要的原因是，提高電流密度，一方面可以提高正向峰值電流密度，使鍍層的成核率提高，晶粒得到細(xì)化；另一方面也會(huì)提高逆向峰值電流密度，溶解較大的晶粒，從而使晶粒細(xì)化；但是，平均電流密度過(guò)大，會(huì)使正向峰值電流密度遠(yuǎn)大于逆向峰值電流密度，造成部分較大晶粒持續(xù)增長(zhǎng)，復(fù)合鍍層晶粒尺寸增大[11]。

圖2　不同平均電流密度下Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的微觀形貌Fig.2　Surface morphologies of Al2O3/Ni composite coatings deposited under average current density of 10A/dm2(a), 20A/dm2(b), and 30A/dm2(c)

2.2.2占空比對(duì)鍍層形貌的影響

占空比對(duì)復(fù)合鍍層微觀形貌的影響如圖3所示，圖3(a)～(c)分別表示復(fù)合鍍層在占空比為0.3，0.7，0.9時(shí)的微觀形貌。一般情況下，由于加在陰陽(yáng)兩極之間的電流作用時(shí)間短，較小的占空比能夠獲得表面光滑且致密的鍍層，但是較小的占空比預(yù)示著較大的峰值電流密度，而過(guò)大的峰值電流密度容易導(dǎo)致鍍層表面出現(xiàn)起皮和脫落的現(xiàn)象。如圖3所示，占空比為0.3時(shí)，鍍層的晶粒較小，但其鍍件邊緣部分出現(xiàn)毛刺和燒焦的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到鍍層的外觀。因此，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)綜合考慮平均電流密度和占空比這兩個(gè)關(guān)鍵因素。

2.2.3逆向脈沖系數(shù)對(duì)鍍層形貌的影響

逆向脈沖系數(shù)對(duì)復(fù)合鍍層微觀形貌的影響如圖4所示，圖4(a)～(c)分別表示復(fù)合鍍層在逆向脈沖系數(shù)為0，0.3，0.5時(shí)的微觀形貌。由圖4可知，當(dāng)逆向脈沖系數(shù)較小時(shí)，晶粒細(xì)小。此時(shí)正向峰值電流密度較大，形核速率較大，形核點(diǎn)數(shù)量較多，可避免微粒持續(xù)長(zhǎng)大。鑲嵌在鍍層中的微粒細(xì)小均勻，鍍層結(jié)構(gòu)細(xì)密；隨逆向脈沖系數(shù)的增加，則反向電流密度增加，在長(zhǎng)脈沖周期條件下的反向電流作用使鍍層粒徑尺寸有增大的趨勢(shì)[12]，復(fù)合鍍層表面質(zhì)量變得粗糙。

圖3　不同占空比下Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的微觀形貌Fig.3　Surface morphologies of Al2O3/Ni composite coatings deposited under duty ratio of 0.5(a), 0.7(b), and 0.9 (c)

圖4　不同脈沖系數(shù)下Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的微觀形貌Fig.4　Surface morphologies of Al2O3/Ni composite coatings deposited under reverse pulse coefficient of 0(a), 0.3(b), and 0.5 (c)

2.2.4頻率對(duì)鍍層形貌的影響

頻率對(duì)復(fù)合鍍層微觀形貌的影響如圖5所示。在本試驗(yàn)中，頻率對(duì)鍍層微觀形貌的影響最為顯著。圖5(a)～(c)分別表示鍍層在頻率為0.1Hz，1Hz，10Hz時(shí)的微觀形貌。由圖5可知，頻率為0.1Hz時(shí)，鍍層晶粒粗大且不均勻；隨脈沖頻率增大，鍍層表面較為平整致密、無(wú)空隙；隨脈沖頻率進(jìn)一步增大，鍍層微觀形貌呈溝壑狀，表面粗糙且有空隙。其原因是由于脈沖頻率增加，單脈沖導(dǎo)通時(shí)間縮短，電極表面由于金屬離子的還原而引起的濃度下降能夠及時(shí)得到補(bǔ)充，濃差極化降低，從而能夠得到比較致密的鍍層；繼續(xù)增加脈沖頻率，鍍層質(zhì)量又將逐步下降，也會(huì)使得鍍層的致密度變差。

圖5　不同頻率下Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的微觀形貌Fig.5　Surface morphologies of Al2O3/Ni composite coatings deposited under frequency of 0.1Hz(a), 1Hz(b), and 10Hz (c)

2.3周期換向脈沖法與直流法電沉積Al2O3/Ni復(fù)合鍍層對(duì)比

2.3.1微觀形貌的對(duì)比

如圖6所示，直流法制備的Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的表面存在裂紋，表明鍍層存在較大的內(nèi)部應(yīng)力(如圖6(a))；若Al2O3微粒含量合適時(shí)，鍍層應(yīng)力減小(如圖6(b))；若Al2O3微粒含量過(guò)高，則會(huì)出現(xiàn)微粒團(tuán)聚現(xiàn)象(如圖6(c))。圖7為脈沖電沉積Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的微觀形貌，與圖6中Al2O3含量相近的鍍層的形貌對(duì)比后可知，脈沖電沉積鍍層均比直流電沉積鍍層平整、致密，無(wú)裂紋、缺陷。分析其原因：一方面，脈沖電沉積是利用電流(或電壓)脈沖的“張弛”作用來(lái)增加陰極的活化極化和降低陰板的濃差極化，這樣可以減小金屬離子在電極表面的形核功，增大晶核的形成幾率，促使晶核成核數(shù)目增加。再加上脈沖寬度很短，晶核來(lái)不及長(zhǎng)大就被切斷電源，所以晶核的數(shù)量多并且尺寸小，鍍層因此而致密；另一方面，合適的反向脈沖電流可以去除鍍層表面的間隙氫，并因溶解了鍍層上的毛刺而使鍍層變得平整。

圖6　直流電沉積Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的微觀形貌Fig.6　Surface morphologies of Al2O3/Ni composite coatings deposited under direct current electrodeposition(a)2.13% Al2O3; (b)5.69% Al2O3; (c) 8.47% Al2O3

圖7　周期換向脈沖電沉積Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的微觀形貌Fig.7　Surface morphologies of Al2O3/Ni composite coatings deposited under periodic reversal pulse electrodeposition(a) 2.21% Al2O3; (b) 5.72% Al2O3; (c) 9.01% Al2O3

2.3.2應(yīng)力的對(duì)比

圖8　鍍液中Al2O3濃度對(duì)復(fù)合鍍層應(yīng)力的影響Fig.8　The effect of Al2O3 concentration in solution on composite coating stress

在其他條件一定時(shí)，鍍層中Al2O3的含量隨著鍍液中Al2O3微粒濃度的增加而迅速增加，并在鍍液中Al2O3微粒濃度為30g/L時(shí)，鍍層中Al2O3含量達(dá)到最大值，之后隨鍍液中Al2O3微粒濃度的增加而降低。Al2O3微粒在鍍層中呈彌散均勻分布，使鍍層基體中位錯(cuò)遷移通過(guò)第二相微粒時(shí)，必須施加更多的能量。這就阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，增加了復(fù)合鍍層變形的困難，當(dāng)鍍層的拉應(yīng)力大于鍍層的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鍍層就會(huì)產(chǎn)生微裂紋而釋放應(yīng)力。并且Al2O3微粒嵌入鍍層使得微粒附近的金屬晶格扭曲，晶粒按照原來(lái)方向的生長(zhǎng)變得困難，為了使體系的能量最低，晶面出現(xiàn)了新的擇優(yōu)生長(zhǎng)，這也釋放了一部分應(yīng)力[13-15]。所以，Al2O3微粒的存在具有減小鍍層應(yīng)力的作用。如圖8所示，與直流電沉積相比，脈沖電沉積狀態(tài)下的鍍層內(nèi)應(yīng)力較小。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是，在相同電流密度的條件下，直流電沉積狀態(tài)下的陰極和溶液界面處易形成較厚的擴(kuò)散層，使陰極表面鎳離子的濃度降低產(chǎn)生濃差極化，導(dǎo)致陰極上氫氣析出量增加，從而使鍍層內(nèi)應(yīng)力增大。而脈沖電沉積中的脈沖關(guān)斷時(shí)間有利于應(yīng)力的釋放，逆向電流能夠消除濃差極化和去除陰極表面的氫氣，降低鍍層內(nèi)應(yīng)力。

2.3.3沉積速率的對(duì)比

如圖9所示，脈沖電沉積狀態(tài)下比直流電沉積狀態(tài)下具有更高的沉積速率。這是由于在脈沖電沉積過(guò)程中，陰極表面與溶液界面存在一個(gè)脈動(dòng)擴(kuò)散層，在脈沖關(guān)斷時(shí)能夠及時(shí)補(bǔ)充電沉積所消耗的鎳離子。而直流狀態(tài)下陰極表面一直進(jìn)行著電化學(xué)反應(yīng)，不能及時(shí)補(bǔ)充鎳離子的消耗，濃差極化所起的作用比周期換向脈沖電沉積狀態(tài)下要大得多，從而對(duì)陰極電流效率產(chǎn)生不利影響。并且脈沖電沉積的脈沖寬度很短，峰值電流密度很大，其電沉積時(shí)的平均電流密度超過(guò)直流電沉積時(shí)的實(shí)際電流密度，提高了電沉積速率。

圖9　電流密度對(duì)復(fù)合鍍層沉積速率的影響Fig.9　The effect of current density on composite coating deposition rate

3　總結(jié)

(1)研究了周期換向快速脈沖電沉積Al2O3/Ni復(fù)合鍍層的電沉積特性，探討了脈沖參數(shù)對(duì)復(fù)合鍍層中Al2O3含量、微觀形貌的影響規(guī)律，其中逆向脈沖系數(shù)對(duì)鍍層中Al2O3含量的影響、頻率對(duì)鍍層微觀形貌的影響最為顯著。當(dāng)脈沖平均電流密度為20A/dm2、占空比為0.7、逆向脈沖系數(shù)為0.3、頻率為1Hz時(shí)，不僅鍍層的沉積速率很快，而且鍍層的各方面性能綜合最優(yōu)。

(2)與直流電沉積和單向脈沖電沉積相比，本文提出的周期換向快速脈沖電沉積Al2O3/Ni復(fù)合鍍層工藝，大幅度地提高了平均電流密度，而且陰極電流效率也有所提高。同時(shí)，鍍層中Al2O3微粒大小、分布均勻，提高了復(fù)合鍍層的質(zhì)量。

[1] 向國(guó)樸. 脈沖電鍍的理論與應(yīng)用[M]. 天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社, 1989.

[2]CHEHHY.ThelimitingrateofdepositionbyP-Rplating[J].JournaloftheElectrochemicalSociety, 1971, 118(7): 1132-1134.

[3]CHINDT.Masstransferandcurrent-potentialrelationinpulseelectrolysis[J].JournaloftheElectrochemicalSociety, 1983, 130(8): 1657-1667.

[4]YINKM.Duplexdiffusionlayermodelforpulsewithreverseplating[J].SurfaceandCoatingsTechnology, 1997, 88(1): 162-164.

[5]FEIJY,WILCOXGD.ElectrodepositionofZn-Coalloyswithpulsecontainingreversecurrent[J].ElectrochimicaActa, 2005, 50(13): 2693-2698.

[6] 陳葉, 費(fèi)敬銀, 王磊, 等. 脈沖電沉積法制備高P鎳基合金鍍層[J]. 中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào), 2012, 32(6): 501-506.

(CHENY,FEIJY,WANGL, et al.Pulseelectrodepositionofnickelmatrixalloycoatingswithhighcontentofphosphorus[J].JournalofChineseSocietyforCorrosionandProtection, 2012, 32(6): 501-506.)

[7]LEEWH,TANGSC,CHUNGKC.Effectsofdirectcurrentandpulse-platingontheco-depositionofnickelandnanometerdiamondpowder[J].SurfaceandCoatingsTechnology, 1999, 120: 607-611.

[8] 張午花, 費(fèi)敬銀, 駱立立, 等. 脈沖電沉積高速Ni工藝研究[J]. 中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào), 2013, 33(4): 317-324.

(ZHANGWH,FEIJY,LUOLL, et al.Highspeedpulseelectroplatingprocessofnickel[J].JournalofChineseSocietyforCorrosionandProtection, 2013, 33(4): 317-324.)

[9]STONEYGG.Thetensionofmetallicfilmsdepositedbyelectrolysis[J].ProceedingsoftheRoyalSocietyofLondon, 1909, 82(553): 172-175.

[10]CHANGLM,ANMZ,SHISY.MicrostructureandcharacterizationofNi-Co/Al2O3compositecoatingsbypulsereversalelectrodeposit[J].MaterialsChemistryandPhysics, 2006, 100(2): 395-399.

[11]GARCIAI,FRANSAERJ,CELISJP.ElectrodepositionandslidingwearresistanceofnickelcompositecoatingscontainingmicronandsubmicronSiCparticles[J].SurfaceandCoatingsTechnology, 2001, 148(2): 171-178.

[12]ROYS,LANDOLTD.Determinationofthepracticalrangeofparametersduringreverse-pulsecurrentplating[J].JournalofAppliedElectrochemistry, 1997, 27(3): 299-307.

[13]石淑云, 常立民.Ni-Al2O3復(fù)合鍍層的組織形貌與性能[J]. 吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 4(4): 46-48.

(SHISY,CHANGLM.StudyonmicrostructureandpropertiesofNi-Al2O3compositecoating[J].JournalofJilinNormalUniversity(NaturalScienceEdition), 2006, 4(4): 46-48.)

[14]李雪松, 吳化. 脈沖電沉積Ni-Al2O3納米復(fù)合鍍層晶體結(jié)構(gòu)的變化[J]. 金屬熱處理, 2008, 33(6): 57-60.

(LIXS,WUH.VariationofcrystallinestructureofpulseelectroplatedNi-Al2O3nanocompositecoating[J].HeatTreatmentofMetals, 2008, 33(6): 57-60.)

[15]HONGQ,YAOG,CHENS.Developmentofironmatrixantifrictioncompositecoatings[J].MetalFinishing, 1998, 96(10): 16, 18-19.

Periodic Reversal Pulse Fast Electrodeposition of Al2O3/Ni Composite Coatings

CHENJutian,FEIJingyin,SHIFangfang,LIBei,ZHANGYan

(DepartmentofAppliedChemistry,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710129,China)

Abstract：BasedonAl2O3particlesasdispersedphase,theAl2O3/Nicompositecoatingwaspreparedbythemethodofperiodicreversalpulsefastelectrodeposition.ThemicromorphologyandthecompositionofAl2O3/Nicompositecoatingwerecharacterizedbyusingscanningelectronmicroscope(SEM)andenergydispersivespectrometer(EDS).TheeffectofthepulseparametersontheAl2O3contentinthecompositecoatingandcoating’smicromorphologywareinvestigated.Alsothecomparisonbetweenthemicromorphology,coating’sstressanddepositionrateofthecompositecoatingdepositedbyperiodicreversalpulseelectrodepositionanddirectcurrentelectrodepositionwasundertaken.TheresultsshowthattheAl2O3/Nicompositecoatingwithfinegrains,lowinnerstressandhighdepositionratewasobtainedbyperiodicreversalpulseelectrodeposition.

pulse;periodicreverse;fastelectrodepositing;compositeelectroplating

2015-07-20；

2015-08-10

費(fèi)敬銀(1962—)，男，博士，教授，主要從事緩蝕技術(shù)研究，(E-mail)jyfei@nwpu.edu.cn。

10.11868/j.issn.1005-5053.2016.1.011

TQ153

A

1005-5053(2016)01-0062-07