電刷鍍與噴射電沉積制備純鈷鍍層的對比

發(fā)布時間：2018-10-15 17:09

摘要： 為比較電刷鍍與噴射電沉積制備純鈷鍍層的差異，在相同的電流密度下分別利用兩種方法制備純鈷鍍層。通過分析鍍層的表面形貌與性能，發(fā)現(xiàn)采用電刷鍍技術(shù)制備的純鈷鍍層表面更加平整致密，性能更加優(yōu)異，表明電刷鍍技術(shù)在制備純金屬鍍層時具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞： 電刷鍍；噴射電沉積；純鈷鍍層
電刷鍍技術(shù)（簡稱刷鍍技術(shù)）是由電鍍技術(shù)發(fā)展而來的。它主要是通過蘸有鍍液的鍍筆在陰極表面做往復(fù)運動，在外加電壓的作用下沉積金屬［１］。雖然電刷鍍與電鍍具有相同的原理，但電刷鍍技術(shù)除了能獲得組織形貌更佳的鍍層外，還能使鍍層的性能得到進一步的提高。
噴射電沉積是在電刷鍍和槽鍍的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種電沉積工藝。噴射電沉積主要是使一定流量和壓力的鍍液由陽極噴嘴噴到陰極表面，在外加電壓的作用下，金屬離子在陰極表面沉積形成鍍層的過程。它可用于制備單金屬鍍層、合金鍍層、多層膜鍍層及復(fù)合鍍層。
與噴射電沉積相比，電刷鍍在刷鍍過程中陰陽極直接接觸，所以接觸電流較大，金 屬 沉 積 速 率 較快。相比電刷鍍而言，噴射電沉積技術(shù)也具有獨特的優(yōu)勢，它可以實現(xiàn)機械化操作，在大型工件表面沉積鍍層，同時還可應(yīng)用于盲孔和深孔零件［４］。為了對比電刷鍍技術(shù)與噴射電沉積技術(shù)制備純鈷鍍層的優(yōu)劣，本實驗采用兩種技術(shù)制備純鈷鍍層，并對制備的鍍層進行形貌分析和性能測試。在對實驗結(jié)果進行對比分析的基礎(chǔ)上，比較電刷鍍技術(shù)和噴射電沉積技術(shù)制備的純鈷鍍層的差異，進而對兩者的作用效果及機制進行了簡要分析。
在電沉積過程中，電刷鍍體系的電流密度遠大于噴射電沉積體系的電流密度，因而電刷鍍的金屬沉積速率明顯快于噴射電沉積的金屬沉積速率。為排除鍍層厚度對實驗結(jié)果造成影響，在電沉積制備鍍層時通過控制兩種技術(shù)的沉積時間來制備厚度相同的純鈷鍍層。
電刷鍍純鈷鍍層及噴射電沉積純鈷鍍層的摩擦因數(shù)及磨損量。由圖４ 可知：電刷鍍純鈷鍍層的摩擦因數(shù)為０．７６，而噴射電沉積純鈷鍍層的摩擦因數(shù)為０．８０，兩者僅相差０．０４。但對比鍍層磨損量卻發(fā)現(xiàn)兩 種 技 術(shù) 所 制 備 的 鍍 層 的 磨 損 量 差 異 較大，電刷鍍純鈷鍍層的磨損量 為２．８ｍｇ，而 噴 射 電沉積純鈷鍍層的磨損量達到４．２ｍｇ，噴射電沉積純鈷鍍層的耐 磨 性 明 顯 比 電 刷 鍍 純 鈷 鍍 層 的 耐 磨 性差。這是因為電刷鍍純鈷鍍層較噴射電沉積純鈷鍍層更致密，內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷較少。這有利于鍍層抵抗對磨件的磨損，提高鍍層的耐磨性。
對于純鈷鍍層的制備，電刷鍍技術(shù)較噴射電沉積技術(shù)有較為明顯的優(yōu)勢。利用電刷鍍技術(shù)制備的純鈷鍍層表面平整致密，硬度、耐磨性與耐蝕性均較噴射電沉積制備的純鈷鍍層的有所提升。