电镀金属镀层与设备应用研究
电镀中得设备应用与研究的过程、最新产品改善镀层质量和优化镀层性能，获得优质镀层。介绍了超声波在镀前零件清洗中的机理和应用，概述了超声波在电镀金属镀层和纳米微粒复合镀层中的研究进展及其工程应用，指出了超声波电镀技术中需进一步解决的问题，并展望了其应用前景。关键词：超声波；电镀；空化作用；纳米微粒复合镀层中图分类号：TQ150.5 文献标识码：A 文章编号：1001-3849（2011）07-0029-06引言随着科学技术的进步，机械设备向着高精度、高可靠性的方向发展，对机械零部件的寿命和可靠性提出了更高的要求。电镀作为表面处理技术的重要分支，在机械零部件表面强化和表面改性方面显示出极大的应用潜力，特别是在机械设备防腐蚀、耐磨损及抗高温氧化等领域得到更广泛的应用。电镀过程中引入超声波技术可利用其空化作用强化离子沉积过程、加快沉积速率、细化晶粒、改善镀层质量和提高镀层性能。近年来，随着超声设备使用日益普及，超声波在医疗诊断、零件质量检测等领域应用日益广泛，超声波电镀技术在制备功能镀层、机床刀具以及机械防腐领域得到了快速的发展。本文介绍了超声波在电镀零件清洗中的应用，叙述了超声波电镀金属镀层、纳米微粒复合镀层方面的研究进展及其工程应用实例，指出了超声波电镀中有待进一步解决的问题，为超声波电镀技术进一步研究和开发应用提供指导。利用超声波电镀技术在AZ91D镁合金表面电镀铜，观察铜镀层表面质量，无超声波电镀所得铜镀层表面晶粒粗糙，结合力较差;而利用超声波电镀技术所得铜镀层表面晶粒均匀、平整，结合力强，耐蚀性较好;扫描电子显微(SEM)观察显示80W超声功率下得到的镀层表面比40W超声功率镀层表面平整。赵鹏等研究了超声波对泡沫铜结构及性能影响，施加功率为300W的超声波使铜层晶粒细化，组织致密，且表面粗糙度低，避免了电镀铜表面的结瘤现象，抗拉强度可提高2倍以上，可减少机械加工成型时的断裂现象。Hong等在有无超声波作用条件下，以钛合金为基体，比较在水溶液和有机溶液中制备铜镀层的性质，实验结果表明，超声波减少了铜层的内应力。Chen等在超声波条件下分别利用直流电流和脉冲电流在盲孔中电镀铜，实验结果表明，超声波电镀可以减少阴极表面附近液层的扩散层厚度，提高镀层质量。长宽比小于3∶1的盲孔，电镀中无论是否应用超声波，用脉冲电流即可获得完整镀层;长宽比大于3∶1的盲孔，采用超声波搅拌好于机械搅拌，可以提高阴极附近粒子浓度，有利于粒子的沉积，获得完整镀层。利用酸性氯化物镀液在低碳钢上镀锌的研究结果表明，超声波作用除了可以提高镀层的硬度外，还可显著增强低碳钢表面锌镀层的抗腐蚀性能，主要因为超声空化作用减少了镀层的孔隙率，使得锌镀层更加致密。 Takashi等利用超声波在铜基体上制备了铱镀层，测试镀层表面质量，实验结果表明，在镀液中加入5mmol/L的丙三醇，电镀过程中应用超声波频率为20kHz时制备的镀层比无超声波条件下制备镀层的表面裂纹少，内应力小，而且将阴极电流效率提高了10%。镀层无论是否使用丙三醇作为添加剂，超声波都可以减少镀层的内应力。
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