[发明专利]一种利用脉冲参数控制电铸镍层硬度和晶粒度的方法

摘要

一种利用脉冲参数控制电铸镍层硬度和晶粒度的方法，属于电铸制备领域，能够通过调整脉冲电流的参数来自由控制镀层的硬度，也就是控制镀层的晶粒大小。本发明通过配电铸液→阴极材料、电解镍阳极前处理→电铸→阴极脱模→测量硬度等步骤，把各种电铸工艺下得到的电铸制品用显微硬度仪测量显微硬度，得到对应于各种不同脉冲参数的维氏硬度值，根据霍尔派曲公式：得到了脉冲参数变化对晶粒大小的影响规律。霍尔派曲公式σ＝σ₀+Kd^-1/2，σ是硬度，d是晶粒直径，σ₀和K是常数。本发明的优点在于：找到了脉冲参数对镀层硬度的影响规律，在生产中能够方便地通过调整脉冲参数来控制镍镀层的硬度和晶粒大小。

主权项

1. 一种利用脉冲参数控制电铸镍层硬度和晶粒度的方法，其特征是电铸镍层使用的工艺为：(1)配电铸液：在用去离子水清洗干净的电铸槽中加入电铸槽容积约1/2的去离子水，加热到45-55℃，保温1-2h，依次在电铸槽中加入250-450g/L六水合硫酸镍、25-65g/L氯化镍，0.1-10g/L糖精，或用N-501A和N-501B这两种添加剂共同替换糖精，N-501A的浓度为2-10mL/L，N-501B的浓度为0.5-4mL/L；再用去离子水清洗干净的玻璃容器中加入电铸槽容积1/5-2/5的去离子水，搅拌加热到沸腾，加入25-65g/L硼酸煮沸20-40min，然后加入0.05-1g/L十二烷基硫酸钠，待十二烷基硫酸钠充分溶解后，将玻璃容器中配好的液体倒入电铸槽中，再注入去离子水加满电铸槽，充分搅拌、在45-55℃保温1-14h；(2)阴极材料、电解镍阳极前处理：阴极不锈钢板经200#、400#、600#、800#、1000#碳化硅水砂纸磨光→去离子水洗→硝酸钝化→去离子水洗→干燥；电解镍阳极用刷子在沸水中清洗→去离子水洗→盐酸活化→去离子水洗；(3)电铸：用3-8％的硫酸溶液调节pH＝3.5-5，把阳极电解镍板放入阳极篮中并接通电路，调节电流密度1-10A/dm2，调节双向脉冲电流的正负向占空比、电流死区的占空比，调节脉冲的频率100-5000，保持阴极最大电流密度恒定，进行电铸3-80h；(4)阴极脱模：脱模→去离子水洗→干燥；(5)测量硬度：把各种电铸工艺下得到的电铸制品用显微硬度仪测量显微硬度，就得到对应于各种不同脉冲参数的维氏硬度值，按照霍尔派曲公式：σ＝σ0+Kd-1/2，σ是硬度，d是晶粒直径，σ0和K是常数，也就同时得到了脉冲参数变化对晶粒大小的影响规律；经研究发现电铸镍层所用的脉冲参数与硬度、晶粒度之间有下面的关系：(1)在用单向脉冲电铸镍时，当配方、频率、最大阴极电流密度工艺条件不变时，提高占空比能使硬度减少、晶粒直径变大；(2)在单向脉冲电铸镍时，当配方、占空比、最大阴极电流密度工艺条件不变时，提高频率能使硬度增加、晶粒变小；(3)在单向脉冲电铸镍时，当配方、占空比、频率工艺条件不变时，提高最大阴极电流密度能使硬度减少、晶粒变大；(4)在使用双向脉冲电铸镍时，当配方、频率、最大阴极电流密度、负向脉冲占空比工艺条件不变时，提高正向脉冲占空比能使硬度先增加后减小、晶粒直径先减小后增大；通过调整配方、频率、占空比及最大阴极电流密度即能实现控制电铸镍层硬度和晶粒度的目的。