CO2超临界流体中制备镍基复合电铸层的微观组织和显微硬度.pdf

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1、第42卷第9期稀有金属材料与工程Vo1．42，No．92013正9月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGSeptember2013CO2超临界流体中制备镍基复合电铸层的微观组织和显微硬度王星星，龙伟民，雷卫宁2，刘维桥2，吕登峰(1．郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室，河南郑州450001)(2．江苏理工学院，江苏常州213001)摘要：简单介绍CO2超临界流体(SCFCO2)复合电铸的实验方法，采用扫描电镜(SEM)、数字显微硬度计对Ni-A1203和Ni．金刚石复合电铸进行研究，分析SCF—CO2环境下制备的

2、Ni．A12O3复合电铸层1)和Ni一金刚石复合电铸层(N2)的表面微观组织，探讨强化颗粒(纳米A12O3和微米金刚石颗粒)、压力对N1和N2显微硬度的影响。结果表明，SCF—CO2环境下制备的Nl表面光亮、平整，Al2o3颗粒的分散效果好；随着A12O3颗粒添加量增加，N1的显微硬度先逐渐上升后快速下降，在其添加量为60gm、压力为14MPa时，N1显微硬度最大，为11．4GPa，是大气环境下制备的Ni．A1203复合电铸层的2倍多，此时N1中A12O颗粒的复合量为9．9％(质量分数)。SCF—CO2环境下制备的N2表面含有黑色金刚石颗粒、微观组织呈

3、胞状均匀分布；随着金刚石颗粒添加量增加，N2的显微硬度呈现先快速上升后逐渐下降的趋势，在金刚石颗粒添加量为60g／L、压力为10MPa时，显微硬度最大，可达到9．1GPa，当压力高于14MPa后，N2的显微硬度快速下降。关键词：镍基复合电铸层；超临界流体；纳米Al：0s颗粒；金刚石颗粒；微观组织中图法分类号：TG174；TQ153文献标识码：A文章编号：1002—185X(2013)09—1931-05金属基复合材料具有制各温度低、设备简单、电沉积具有如下优点[7]：(1)体系乳化液具有极佳的分成本低廉、表面性能佳、产品多样等优点，在航空、散、整平能力

4、，可有效改善电沉积层的表面均匀性；航天、船舶、石油、化工等领域得到了广泛应用。(2)SCF—CO2具有良好的混溶性，使得电铸过程产生的复合电铸是制备这类材料的有效方法之一】。复合H快速溶解在SCF—CO流体中，抑制电铸层表面气电铸以金属电沉积为基础，在金属或合金电解液中孔、麻点等缺陷产生；(3)SCF—CO2具有极好的传输性添加一种或数种不溶性的固体颗粒，使其与基质金能，有利于金属离子传质，实现高速电沉积。针对属或合金共沉积，从而获得具有某种特殊功能或形SCF．CO2电沉积技术，国内外学者对SCF—CO2金属镍状的金属零部件。电铸层的溶液特性、内应力、

5、离子传输、参数影响、近10年来，电铸界的国内外学者们采用超声波搅表面性能等开展了一系列的研究[7-201，获得了较为成拌、脉冲电流、人工神经网络等技术方法【24】，开展对熟的制备工艺。而有关SCF—CO2复合电铸技术的研究，Ni．Al2ONi．金刚石、Ni—Ce02、NiSiC、Ni．Zr02、目前国内外报道还很少涉及。在前期研究工作[5-8,12-15】Ni．La203、Ni—TiN、Ni—A1N、Ni—PbO2等复合电铸技术基础上，本实验主要开展对Ni—Al2O3和Ni一金刚石复的研究，进一步验证金属镍离子与强化颗粒(A12O3、合电铸的研究，分析

6、Ni．A12O3复合电铸层(N1)和Ni．金刚石、CeO2、SiC、ZrO2、La2O3、TiN、AIN、PbO2金刚石复合电铸层(N2)的表面微观组织和显微硬度，等)可共沉积形成镍基复合电铸层。希望对微机电系统、新型微纳米复合材料等相关领域超临界流体(supercriticalfluid，SCF)是指温度和的研究和应用提供参考信息。压力处于临界温度及临界压力以上的流体，其理化性1实验质介于气体和液体之间。CO2超临界流体(SCF—CO21是指CO2气体其压力和温度参数分别在7．3MPa、31SCF—CO2镍基复合电铸的实验装置，如图1所示”。℃以上的

7、一种特殊的流体状态。利用SCF．CO2的独特与SCF．CO2纯镍金属电铸装置[，不同，图1装置中性质，与电沉积技术有机结合，制备微纳米金属沉积阴阳极板采用水平放置，同时搅拌采用水平机械搅拌，层，是电沉积技术一个新的研究方向[，。SCF．CO2这样更有利于镍基复合电铸的快速实施。所用电源为收稿日期：2012．10．10基金项目：国家重点基础研究发展计划(“973”计划)(2012cB723902)；国家高技术研究发展计划(“863”计划)(2012AA040208)作者简介：王星星，男，1984年生，博士生，郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室

8、，河南郑州450001，电话：0371．67836693，E—mail：paperwxx@12