电沉积制备ni-co-al2o3纳米复合镀层的研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2015.02.014电沉积制备Ni-Co-Al2O3纳米复合镀层的研究王一雍，苏建铭，韩楚菲，金辉，张峻巍，宋华，李继东(辽宁科技大学激光先进制造技术研发中心，辽宁鞍山114051)摘要：采用电沉积工艺制备了Ni-Co-Al2O3纳米复合镀层，利用显微硬度仪测定了复合镀层的硬度，考察了电流密度、纳米Al2O3浓度、电镀温度及镀液pH对镀层硬度的影响，分别借助SEM分析技术及电化学测试技术对最大硬度镀层进行微观性能及耐蚀性能进行研究。结果表明，纳米Al2O3弥散分布在镀

2、层中，复合镀层晶粒进一步细化，耐蚀性显著提高。关键词：纳米复合镀；电沉积；Ni-Co合金镀层；硬度；耐蚀性中图分类号：TF803.21文献标志码：A文章编号：1007-7545（2015）02-0000-00StudyofPreparationofNi-Co-Al2O3NanocompositeCoatingbyElectro-depositionWANGYi-yong,SUJian-ming,HANChu-fei,JINHui,ZHANGJun-wei,SONGHua,LIJi-dong（LaserAdvancedManuf

3、acturingTechnologyCenter,UniversityofScienceandTechnologyLiaoning,Anshan114051,Liaoning,China)Abstract:Ni-Co-Al2O3nanocompositecoatingwaspreparedbyelectro-deposition.Thehardnesswasdeterminedbymicro-hardnesstester.Theeffectsofcurrentdensity,concentrationofnano-Al2O3p

4、article,andtemperatureandpHvalueofplatingsolutiononhardnessofcoatingwereinvestigated.ThemicrostructureandcorrosionresistanceofthecoatingwiththehighesthardnessvaluewereinvestigatedbySEMandelectrochemicaltesting.Theresultsindicatethatnano-Al2O3particlesdistributeincoa

5、ting,grainofcompositecoatingisfurtherrefinedandperformanceofcorrosionresistanceisobviouslyimproved.Keywords：nanocompositecoating;electro-deposition;Ni-Coalloycoating;hardness;corrosionresistance镍钴合金镀层受热后表层陶瓷化，在较高温度下能形成稳定的高硬度耐磨表面，适用于铜板表面温度较高和缓冷却型结晶器铜板[1-4]。目前这一技术已在美国

6、、澳大利亚、加拿大等国广泛应用，我国鞍钢、宝钢、本钢、邯钢、首钢、莱钢、济钢、凌钢等钢厂也有应用，王红和杨明铎等[5-6]在结晶器上制备了Ni-Co电镀层，此镀层高温下耐磨性和耐蚀性好，其拉坯寿命比镍铁镀层的拉坯寿命增长了20%~100%。宝钢原采用Ni+Cr复合镀层，镀层易腐蚀脱落，后采用镀镍钴合金镀层后使用寿命大幅度提高。但是钴的成本太高，因而镀层的制造成本高。同时其硬度较高且镀层应力大，使镀层抗交变性能较差，从而使镍钴合金的应用受到限制[7-9]。电沉积[10-13]工艺已应用于制备金属和合金镀层。本文在利用电沉积工艺制

7、备钴镍合金镀层的同时，将Al2O3纳米颗粒引入到Ni-Co合金中，利用弥散分布的纳米Al2O3对位错强化及应变强化效应，提高位错在滑移面的运动阻力，增强晶界的强化作用，从而得到高硬度、高耐磨、抗高温耐腐蚀的Ni-Co-Al2O3纳米复合镀层。探讨了温度、阴极电流密度、镀液中纳米Al2O3浓度及pH等工艺参数对镀层显微硬度的影响，并分析了镀层的微观性能及耐蚀性能。1试验1.1基材预处理以80mm×50mm×10mm的镍板为阳极，阴极为25mm×25mm×5mm紫铜板。预处理：打磨─碱洗（50g/LNaOH，30g/LNa3PO4

8、，20g/LNa2CO3，60~70℃，20~0min）─水洗─酸洗（10%~15%盐酸，室温）─水洗─活化─水洗─电镀。1.2Ni–Co–Al2O3复合电镀工艺采用WYJ-2直流稳压电源，镀液温度由速度可控的HJ-5恒温磁力搅拌器控制。所用纳米Al2O3的平均粒径为40nm