中南大學(xué)粉冶院表面工程復(fù)習(xí)題

1、表面工程作業(yè)第一章作業(yè)1，何謂表面工程，簡(jiǎn)述它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要性。從廣義上講，表面技術(shù)是直接與各種表面現(xiàn)象或過程有關(guān)的，能為人類造福或被人們利用的技術(shù)表面技術(shù)主要包括：表面覆蓋（在材料的表面施加各種覆蓋層）、表面改性、表面加工以及表面濕潤(rùn)、表面催化、膜技術(shù)等。表面工程技術(shù)既可對(duì)材料表面改性，制備多功能（防腐、耐磨、耐熱、耐高溫、耐疲勞、耐輻射、抗氧化以及光、熱、磁、電等特殊功能）的涂、鍍、滲、覆層，成倍延長(zhǎng)機(jī)件的壽命；又可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裝飾；還可對(duì)廢舊機(jī)件進(jìn)行修復(fù)。采用表面工程措施的費(fèi)用，一般雖然占產(chǎn)品價(jià)格的510，卻可以大幅度地提高產(chǎn)品的性能及附加值，從而獲得更高的利潤(rùn)，采用表面工程措施的平均效

2、益高達(dá)520倍以上。2，表面工程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及其原因是什么？ 一、研究復(fù)合表面技術(shù)二、完善表面工程技術(shù)設(shè)計(jì)體系 三、開發(fā)多種功能涂層四、研究開發(fā)新型涂層材料五、深化表面工程基礎(chǔ)理論和測(cè)試方法的研究六、擴(kuò)展表面工程的應(yīng)用領(lǐng)域七、積極為國(guó)家重大工程建設(shè)服務(wù)八、向自動(dòng)化、智能化的方向邁進(jìn)九、降低對(duì)環(huán)保的負(fù)面效應(yīng)第二章作業(yè)1，潔凈的表面結(jié)構(gòu)有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？2，材料的實(shí)際表面結(jié)構(gòu)通常具有什么特點(diǎn)？3，貝爾比層是怎樣形成的？具有什么特點(diǎn)？固體材料經(jīng)過切削加工后，在幾個(gè)微米或者十幾個(gè)微米的表層中可能發(fā)生組織結(jié)構(gòu)的劇烈變化，既造成一定程度的晶格畸變。這種晶格的畸變隨深度變化，而在最外的，約5nm-1

3、0nm厚度可能會(huì)形成一種非晶態(tài)層。這層非晶態(tài)稱為貝爾比層。其成分為金屬和它的氧化物，而性質(zhì)與體內(nèi)明顯不同。4，大氣環(huán)境下，金屬和陶瓷粉體的表面通常是什么結(jié)構(gòu)？含有什么成分？：結(jié)構(gòu)：形成貝爾比層成分：一般為金屬/過渡層/空氣。 金屬/空氣極為少見。過渡層中常由氧化物、氮化物、硫化物、塵埃、油脂、吸附氣體（氧、氮、二氧化碳和水汽等）所組成。過渡層為氧化物最常見，由于一些金屬元素的氧化態(tài)可變，因此在氧化層中也包含不同氧化態(tài)的氧化物。 陶瓷粉體：納米粉能夠從空氣中吸附大量的水,在表面形成羥基層和多層物理吸附水。5，大氣環(huán)境下，納米陶瓷粉團(tuán)聚原因是什么？(1)粉體變細(xì),其比表面積增加,表面能增大,表面效

4、應(yīng)(如弛豫、偏析、吸附) 、量子尺寸效應(yīng)(如能隙變寬等) 增強(qiáng),熔點(diǎn)降低,使納米粉的表面性質(zhì)變得更加活躍,許多在加熱條件下或高溫下才發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),在常溫下已經(jīng)很劇烈了 (2)大氣環(huán)境下都有一層羥基,這是表面的懸鍵與空氣中的O2 和水等反應(yīng)形成的（lgd）。(3)表面羥基層的形成,一方面使表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,減少了表面因弛豫現(xiàn)象而出現(xiàn)的靜電排斥作用;另一方面,導(dǎo)致羥基間的范德華力、氫鍵的產(chǎn)生,使粉體間的排斥力變?yōu)槲?導(dǎo)致團(tuán)聚（lgd）6，磨損失效有哪些類型？提高耐磨性對(duì)材料的表面各有哪些性能要求？7，影響固體材料粘著磨損性能有哪些因素？ 1） 潤(rùn)滑條件或環(huán)境：在真空條件下大多數(shù)金屬材料的磨損

5、十分嚴(yán)重。 （2） 硬度：對(duì)摩擦副材料的硬度而言，材料越硬，耐磨性越好。 （3） 晶體結(jié)構(gòu)和晶體的互溶性：密排六方的材料摩擦系數(shù)最低，體心立方材料最高。冶金上互溶性好的一對(duì)金屬摩擦副摩擦系數(shù)和磨損率都高。 （4） 溫度：溫度升高，磨損加劇。8. 什么是zeta電位。 Zeta電位又叫電動(dòng)電位或電動(dòng)電勢(shì)（-電位或-電勢(shì)），是指剪切面(Shear Plane)的電位，是表征膠體分散系穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。9，銀粉到哪個(gè)尺寸不導(dǎo)電？粒徑小于1微米冷凍干燥法原理：在低溫下將濕凝膠中的水凍結(jié)成冰，然后迅速抽真空降低壓力，在低溫低壓下使冰直接升華成蒸汽，實(shí)現(xiàn)固液分離。 超聲法基本原理：通過超聲空化作用產(chǎn)生的沖

6、擊波和微射流可以有效地使溶膠原有的絮狀結(jié)構(gòu)解體、粘度降低、流動(dòng)性增強(qiáng)。10.大氣環(huán)境下，不銹鋼的表面結(jié)構(gòu)成分與其基體成分有什么關(guān)系？第三章預(yù)習(xí)要點(diǎn)1， 物理氣相沉積與化學(xué)氣相沉積個(gè)有什么特點(diǎn)，它們的區(qū)別是什么？ 沉積過程中若沉積粒子來源于化合物的氣相分解反應(yīng)，則稱為化學(xué)氣相沉積（CVD）；否則稱為物理氣相沉積（PVD）。CVD（化學(xué)）的特點(diǎn)· （1）在中溫或高溫下，通過氣態(tài)的初始化合物之間的氣相化學(xué)反應(yīng)而沉積固體。· （2）可以在大氣壓（常壓）或者低于大氣壓下（低壓）進(jìn)行沉積。一般來說低壓效果要好些。· （3）采用等離子和激光輔助技術(shù)可以顯著地促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，使沉積

7、可在較低的溫度下進(jìn)行。· （4）鍍層的化學(xué)成分可以改變，從而獲得梯度沉積物或者得到混合鍍層。· （5）可以控制鍍層的密度和純度。· （6）繞鍍性好，可在復(fù)雜形狀的基體上以及顆料材料上鍍制。· （7）氣流條件通常是層流的，在基體表面形成厚的邊界層。· （8）沉積層通常具有柱狀晶結(jié)構(gòu)，不耐彎曲。但通過各種技術(shù)對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行氣相擾動(dòng)，可以得到細(xì)晶粒的等軸沉積層。· （9）可以形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物鍍層。工藝溫度高低是CVD和PVD之間的主要區(qū)別 。CVD工藝對(duì)進(jìn)入反應(yīng)器工件的清潔要求比PVD工藝低一些，因?yàn)楦街诠ぜ砻娴囊恍┡K東

8、西很容易在高溫下燒掉。此外，高溫下得到的鍍層結(jié)合強(qiáng)度要更好些· CVD鍍層往往比各種PVD鍍層略厚一些，· CVD鍍層往往厚度在5-300m左右，· PVD鍍層通常不到5m厚。· CVD鍍層的表面略比基體的表面粗糙些。· 相反，PVD鍍膜如實(shí)地反映材料的表面，不用研磨就具有很好的金屬光澤，· CVD反應(yīng)發(fā)生在低真空的氣態(tài)環(huán)境中，具有很好的繞鍍性，所以密封在CVD反應(yīng)器中的所有工件，除去支承點(diǎn)之外，全部表面都能完全鍍好，甚至深孔、內(nèi)壁也可鍍上。· 相對(duì)而論，所有的PVD技術(shù)由于氣壓較低，繞鍍性較差，因此工件背面和側(cè)面的鍍制效果

9、不理想。· PVD的反應(yīng)器必須減少裝載密度以避免形成陰影，而且裝卡、固定比較復(fù)雜。· 在PVD反應(yīng)器中，通常工件要不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，并且有時(shí)還需要邊轉(zhuǎn)邊往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2， 蒸鍍的原理是什么？蒸鍍鋁膜，有哪些用途？1蒸鍍?cè)砗鸵后w一樣，固體在任何溫度下也或多或少地氣化（升華），形成該物質(zhì)的蒸氣。 在高真空中，將鍍料加熱到高溫，相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣向上散發(fā)，蒸發(fā)原子在各個(gè)方向的通量并不相等?；O(shè)在蒸氣源的上方阻擋蒸氣流，蒸氣則在其上形成凝固膜。為了彌補(bǔ)凝固的蒸氣，蒸發(fā)源要以一定的比例供給蒸氣。用途；目前在制鏡工業(yè)中已經(jīng)廣泛采用蒸鍍，以鋁代銀，節(jié)約貴重金屬。 集成電路是鍍鋁進(jìn)行金屬化，然

10、后再刻蝕出導(dǎo)線。 在聚酯薄膜上鍍鋁具有多種用途：制造小體積的電容器； 制作防止紫外線照射的食品軟包裝袋；經(jīng)陽(yáng)極氧化和著色后即得色彩鮮艷的裝飾膜。雙面蒸鍍鋁的薄鋼板可代替鍍錫的馬口鐵制造罐頭盒。3，濺射鍍膜的基本原理是什么？目前有哪些種類？· 濺射鍍膜：是指在真空室中，利用荷能粒子轟擊鍍料表面，使被轟擊出的粒子在基片上沉積的技術(shù)。· 濺射鍍膜有兩種：· 一種是在真空室中，利用離子束轟擊靶表面，使濺射出的粒子在基片表面成膜，這稱為離子束濺射。· 離子束要由特制的離子源產(chǎn)生，離子源結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，價(jià)格較貴，只是在用于分析技術(shù)和制取特殊的薄膜時(shí)才采用離子束濺射。&

11、#183; 另一種是在真空室中，利用低壓氣體放電現(xiàn)象，使處于等離子狀態(tài)下的離子轟擊靶表面，并使濺射出的粒子堆積在基片上。 離子濺射（1）直流二極濺射（2）三極和四極濺射（3）射頻濺射（4）磁控濺射（5）合金膜的鍍制（6）化合物膜的鍍制（7）離子束濺射第三章作業(yè)1)，濺射鍍膜的基本原理是什么？目前有哪些種類？· 濺射鍍膜：是指在真空室中，利用荷能粒子轟擊鍍料表面，使被轟擊出的粒子在基片上沉積的技術(shù)。· 濺射鍍膜有兩種：· 一種是在真空室中，利用離子束轟擊靶表面，使濺射出的粒子在基片表面成膜，這稱為離子束濺射。· 離子束要由特制的離子源產(chǎn)生，離子源結(jié)構(gòu)較為復(fù)

12、雜，價(jià)格較貴，只是在用于分析技術(shù)和制取特殊的薄膜時(shí)才采用離子束濺射。· 另一種是在真空室中，利用低壓氣體放電現(xiàn)象，使處于等離子狀態(tài)下的離子轟擊靶表面，并使濺射出的粒子堆積在基片上。 離子濺射（1）直流二極濺射（2）三極和四極濺射（3）射頻濺射（4）磁控濺射（5）對(duì)象靶濺射（6）偏壓濺射（7）離子束濺射 (8)反應(yīng)濺射2)，薄膜/涂層的三種生長(zhǎng)模式及其形成原因 島狀生長(zhǎng)模式：(不存在任何對(duì)形核有促進(jìn)作用的有利位置) 被沉積的物質(zhì)與基底之間的潤(rùn)濕性差，傾向于自己相互鍵合 層狀生長(zhǎng)模式：被沉積的物質(zhì)與基底之間的潤(rùn)濕性很好，沒有明確的形核階段，從形核階段開始就采取二維擴(kuò)展模式外延式 層狀島狀

13、生長(zhǎng)模式：開始1兩個(gè)原子層層狀生長(zhǎng)后，生長(zhǎng)模式由層狀轉(zhuǎn)化為島狀模式3) ，簡(jiǎn)述氣相沉積陶瓷涂層/薄膜的四種組織形態(tài)特征及形成條件. Ts/Tm相對(duì)溫度形態(tài)1型結(jié)構(gòu)： Ts/Tm0.3，低溫，氣體壓力較高；細(xì)纖維裝組織，有許多納米級(jí)孔隙，表面擴(kuò)散能力低，臨界核小，沉積速度大；疏松針狀拱形形態(tài)T型結(jié)構(gòu)：與形態(tài)1型相似，氣體壓力較低，纖維狀均勻致密形態(tài)2型結(jié)構(gòu)：Ts/Tm=0.30.5，中溫，氣體壓力不高；細(xì)纖維裝組織，有許多納米級(jí)孔隙，表面擴(kuò)散能力較高，體擴(kuò)散能力有所提高，晶界完整，致密性好；均勻致密柱狀形態(tài)3型結(jié)構(gòu)： Ts/Tm0.5，高溫，表面擴(kuò)散能力、體擴(kuò)散能力都較高，在沉積的同時(shí)，涂層內(nèi)再

14、結(jié)晶，長(zhǎng)大為粗大的等軸晶，晶體內(nèi)缺陷密度低4），提高陶瓷涂層與基體力學(xué)相容性的方法與原理有哪些,舉例說明.加入陶瓷梯度結(jié)合層之后, ZrO2-Y2O3陶瓷涂層與基體之間的結(jié)合力有較大的提高。陶瓷和金屬的熱膨脹系數(shù)及彈性模量等性能不匹配, 且基體與涂層間存在明顯的界面, 因此, 表面具有陶瓷涂層的金屬零部件在應(yīng)用過程中常會(huì)發(fā)生涂層開裂或剝落損壞等現(xiàn)象第四章 預(yù)習(xí)與作業(yè)預(yù)習(xí)1、 熱噴涂技術(shù)的原理，涂層形成過程，涂層組織結(jié)構(gòu)，結(jié)合、應(yīng)力，熱噴涂方法，噴涂材料，熱噴涂工藝流程和質(zhì)量控制，熱噴涂的應(yīng)用。2、 熱噴焊的原理、特點(diǎn)、噴焊方法、熱噴焊材料、工藝、應(yīng)用。3、 堆焊的原理、特點(diǎn)、堆焊方法、堆噴焊材

15、料、工藝、應(yīng)用。作業(yè)1，熱噴涂的技術(shù)特點(diǎn)和工藝原理是什么？ 利用熱能將噴涂材料熔化，再借助高速氣流將其霧化，并在高速氣流的帶動(dòng)下粒子撞擊基材表面，冷凝后形成具有某種功能的涂層。特點(diǎn)（1） 可在各種基材上制備各種涂層；（2） 基材溫度低（30 200），熱影響區(qū)淺，變形小；（3） 涂層厚度范圍寬（0.5 5mm） ；（4） 操作靈活，可在不同尺寸和形狀的工件上噴涂；（5） 加熱效率低，噴涂材料利用率低，（6） 涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度低。 2，超音速噴涂的原理和特點(diǎn)是什么？高速火焰噴涂是將助燃?xì)怏w與燃燒氣體在燃燒室中連續(xù)燃燒，燃燒的火焰在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生高壓并通過與燃燒室出口聯(lián)接的膨脹噴嘴產(chǎn)生高速焰流，噴

16、涂材料送入高速射流中被加熱、加速噴射到經(jīng)預(yù)處理的基體表面上形成涂層的方法。特點(diǎn)1） 焰流速度高但溫度相對(duì)較低，適合噴涂含碳化物材料。 2） 涂層致密（99.9），表面粗糙度低。 3） 結(jié)合強(qiáng)度略低于爆炸噴涂，達(dá)70MPa以上。 4） 噴涂效率高，但燃料消耗大，噴涂成本比較高。； 5） 噪音大(>120dB)，需有隔音和防護(hù)裝置。3，簡(jiǎn)述等離子噴涂的原理、設(shè)備、特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。原理等離子噴涂是通過等離子噴槍來實(shí)現(xiàn)的，噴槍的噴嘴和電極分別接電源的正負(fù)極。噴嘴和電極之間通入工作氣體，借助高頻火花引燃電弧。電弧講氣體加熱并使之電離，產(chǎn)生等離子弧，氣體熱膨脹由噴嘴噴出告訴等離子流。送粉氣管將粉末送

17、入等離子射流中，被加熱到熔融狀態(tài)，并被等離子射流加速，以一定的速度噴射到經(jīng)預(yù)處理基體表面形成涂層。等離子噴涂的設(shè)備 等離子噴涂設(shè)備主要有：整流電源、控制柜、噴槍、送粉器、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)、氣體供給系統(tǒng)等。另外，等離子噴涂所需要的輔助設(shè)備有：空氣壓縮機(jī)、噴涂機(jī)械手、工作臺(tái)和噴砂設(shè)備等。與其它涂層技術(shù)相比，等離子噴焊技術(shù)的主要特點(diǎn)：（1）生產(chǎn)效率高。（2）稀釋率低(5)。（3）工藝穩(wěn)定性好，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（4）噴焊層平整，成分均勻，可獲得0.258mm任意厚度噴焊層。等離子噴涂技術(shù)在耐磨涂層、耐蝕涂層等傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，從上世紀(jì)50 年代至今，其應(yīng)用領(lǐng)域由航空、航天擴(kuò)展到了鋼鐵工業(yè)、汽車制

18、造、石油化工、紡織機(jī)械、船舶等領(lǐng)域。近年來等離子噴涂技術(shù)在高新技術(shù)領(lǐng)域如納米涂層材料、梯度功能材料、超導(dǎo)涂層、生物功能涂層等方面的應(yīng)用研究漸漸受到人們的重視。4，簡(jiǎn)述噴涂工藝的選擇與設(shè)計(jì)原則。（1 ） 對(duì)涂層結(jié)合力要求不高，噴涂材料熔點(diǎn)<2500，可采用火焰噴涂。（2 ） 對(duì)涂層性能要求較高，噴涂高熔點(diǎn)材料時(shí)時(shí)，應(yīng)采用等離子噴涂。（3） 工程量大的金屬噴涂施工最好采用電弧噴涂。（4） 要求高結(jié)合力、低孔隙度的金屬、合金及以某些金屬陶瓷涂層可采用超音速火焰噴涂。（5 ） 對(duì)于批量大的工件，宜采用自動(dòng)噴涂。5，簡(jiǎn)述納米結(jié)構(gòu)涂層的熱噴涂原理、特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì) 將合成的的納米顆粒，重新構(gòu)建成直徑3

19、0微米左右的高流動(dòng)性顆粒，作為喂料。因?yàn)椋渲饕攸c(diǎn)有:( 1)涂層厚度可達(dá)數(shù)毫米、 致密、 孔隙率低、 殘余應(yīng)力低;( 2)基體熱影響區(qū)小, 對(duì)噴涂粉末無氧化、 無污染、可制備高熱傳導(dǎo)率、 高電導(dǎo)率的涂層以及其他功能涂層;( 3)制備的涂層性質(zhì)基本保持原始材料的性能,別適合納米涂層的制備, 為制備納米結(jié)構(gòu)涂層提供了一種重要的工藝方法;( 4)噴涂效率高, 粉末利用率高 (噴涂粉末可以回收 );( 5)環(huán)境污染小, 噴涂噪聲低 涂層特性 超級(jí)強(qiáng)度，高粘附性，高硬度，承受壓力能力強(qiáng)，表面質(zhì)量好競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) 與傳統(tǒng)涂層相比在耐磨損，抗壓力和沖擊力，耐久使用和 對(duì)環(huán)境要求(鹽性，生物附著)方面要優(yōu)于傳統(tǒng)

20、涂層第五章 預(yù)習(xí)與作業(yè)預(yù)習(xí)1. 電鍍與化學(xué)鍍的本質(zhì)區(qū)別在什么地方？化學(xué)鍍時(shí)候有電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生么？化學(xué)鍍與電鍍從原理上的區(qū)別就是電鍍需要外加的電流和陽(yáng)極，而化學(xué)鍍是依靠在金屬表面所發(fā)生的自催化反應(yīng)。2. 電鍍層厚度的均勻性（也被稱為分散能力）跟什么有關(guān)？如何提高鍍層厚度的均勻性？ 電流和鍍層在鍍件陰極表面的分布3. 電鍍層表面粗糙和表面光滑主要由什么決定？為什么？4. 化學(xué)鍍有那幾個(gè)關(guān)鍵步驟組成？除油-離子水洗-活化（ 弱酸）-離子水洗-化學(xué)鍍-鍍后處理5. 請(qǐng)給鎂合金表面鍍層設(shè)計(jì)工藝。試樣打磨去氫化學(xué)除油水洗酸洗水洗活化水洗浸鋅水洗電鍍鋅水洗鈍化水洗干燥作業(yè)1， 簡(jiǎn)述電鍍?nèi)芤簩?duì)電鍍過程和鍍層結(jié)

21、構(gòu)的影響？ 電鍍?nèi)芤旱慕M成:溶液中的主鹽(金屬鹽)、導(dǎo)電鹽、pH值、絡(luò)合劑、各種添加劑(表面活性物質(zhì))。（1）鍍液中金屬離子濃度(主鹽或金屬鹽)的影響鍍液中放電還原金屬離子濃度越高，陰極極限電流密度越大；允許使用的電流密度也大，可供電鍍選擇的電流密度范圍也越寬。鍍液中金屬離子濃度高，溶液導(dǎo)電性能好，有利于降低溶液電阻、電鍍槽電壓和電鍍能耗。電鍍生產(chǎn)中大多數(shù)采用放電還原金屬離子濃度較高的鍍液 。 （2）鍍液中導(dǎo)電鹽的影響導(dǎo)電鹽(附加鹽)的作用主要是提高鍍液的導(dǎo)電性能和改善鍍液的分散能力。電鹽(附加鹽)可增加鍍液離子強(qiáng)度、降低被鍍金屬離子活度和增大陰極極化(理論依據(jù)不足)。導(dǎo)電鹽(附加鹽)一般采用

22、堿金屬或堿土金屬的鹽類（3）鍍液中絡(luò)合劑的影響電鍍生產(chǎn)中常用的絡(luò)合劑主要： 氰化物、氫氧化物、銨鹽、焦磷酸鹽、檸檬酸鹽、乙二胺、三乙醇胺、氨三乙酸鹽、HETP和EDTA等 絡(luò)鹽鍍液中的絡(luò)合劑使金屬離子以絡(luò)合離子形式存在，金屬離子放電還原的平衡電極電勢(shì)負(fù)移、電化學(xué)極化增大，鍍層晶粒細(xì)致光亮，均勻性好。 采用絡(luò)鹽鍍液電鍍時(shí)選擇不穩(wěn)定常數(shù)較小的絡(luò)合溶液體系有利于增大陰極極化和得到高質(zhì)量的鍍層（4）鍍液中pH值的影響Ø 酸性溶液pH值越低，電鍍電流效率越低 Ø 析氫反應(yīng)產(chǎn)物影響金屬鍍層質(zhì)量(增加鍍層內(nèi)應(yīng)力和脆性，產(chǎn)生裂紋和形成氣泡，造成鍍層氫脆、孔隙、針孔、凹坑) Ø 析

23、氫反應(yīng)導(dǎo)致溶液pH值升高，影響電鍍?nèi)芤旱姆€(wěn)定性和鍍層質(zhì)量Ø 溶液pH值影響電鍍?nèi)芤旱膶?dǎo)電性 Ø 確定電鍍?nèi)芤旱膒H值或酸堿度時(shí)必須考慮上述四方面的影響（5）鍍液中添加劑的影響電鍍添加劑分為無機(jī)添加劑和有機(jī)添加劑 。 無機(jī)添加劑大多數(shù)為硫、硒、碲、鉛、鉍、銻等金屬化合物。 有機(jī)添加劑主要有烷基化合物、芳烴基化合物、多聚化合物等。 鍍液中加入少量添加劑能顯著改變電沉積金屬過程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、鍍液性質(zhì)(如穩(wěn)定性等)和鍍層的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(耐蝕性、孔率、內(nèi)應(yīng)力、硬度、光亮性、均勻性、整平性),影響鍍層質(zhì)量。 大多數(shù)添加劑不參加電極反應(yīng)屬于“非消耗性”的，添加劑的消耗主要是鍍層夾雜、溶液分

24、解和陽(yáng)極氧化。 添加劑在鍍層中的機(jī)械夾雜可改變鍍層的物理和機(jī)械性能，有時(shí)可能導(dǎo)致電阻增加，顯微硬度和內(nèi)應(yīng)力提高，使鍍層的某些功能性質(zhì)(可焊性、接觸電阻等)變壞。2， 影響電鍍鍍層質(zhì)量的主要因素有哪些？電解條件一般是指除鍍液組成之外的電鍍工藝條件(工藝規(guī)范)： 1）電鍍電流密度 2）電鍍溫度 3) 鍍液攪拌方式 4) 電解方式 Ø 電鍍電流密度的影響電鍍電流密度直接關(guān)系到金屬在制品陰極上的電沉積速度和電流效率。電流密度太低，金屬電沉積速度慢，鍍層結(jié)晶為層形結(jié)構(gòu)，電鍍時(shí)間長(zhǎng)，電鍍效率低。電流密度增大，金屬電沉積速度加快，形成的晶核數(shù)增加，鍍層結(jié)晶較細(xì)致緊密，鍍層結(jié)構(gòu)好。電流密度太高，金屬

25、電沉積速度很快，鍍層結(jié)晶為樹枝狀結(jié)構(gòu)(枝晶)，陰極副反應(yīng)增加，電流效率低。每一種電鍍體系都有一個(gè)得到合格鍍層和合理鍍速的允許電流密度的極限范圍電鍍體系的允許電流密度范圍越寬越好 電鍍溫度的影響電鍍溫度一般是指電鍍過程中鍍液的溫度 。 1） 鍍液溫度升高，陰極及陽(yáng)極電流效率增大，金屬鹽的溶解度和溶液電導(dǎo)增加，其鍍層內(nèi)應(yīng)力降低而鍍層質(zhì)量改善。 2） 鍍液溫度升高，陰極極化降低，容易形成粗晶和孔隙較多的鍍層。 3）鍍液溫度升高可顯著提高允許電流密度上限時(shí)就能抵消溫度對(duì)鍍層結(jié)構(gòu)的 不良影響 鍍液攪拌方式的影響n 對(duì)鍍液進(jìn)行攪拌可減小電極表面附近的擴(kuò)散層厚度而降低其濃差極化，對(duì)電沉積致密鍍層稍有不利 。

26、n 對(duì)鍍液進(jìn)行攪拌，金屬電沉積的極限電流密度增大，允許電流密度上限和電流效率大大提高，可以抵消攪拌引起的晶粒粗大現(xiàn)象而得到緊密的細(xì)晶鍍層 。n 陰極移動(dòng)、壓縮空氣、循環(huán)過濾和超聲波振動(dòng)等方法都可達(dá)到攪拌溶液的作用 電解方式的影響電鍍的電解方式分為穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種。穩(wěn)態(tài)方式：常規(guī)電鍍采用直流電不變的方式(半波整流或全波整流)進(jìn)行電解；非穩(wěn)態(tài)電解方式：主要有換向電流電解、不同形式的周期性電流電解和脈沖電流電解 ，非穩(wěn)態(tài)電解方式一般都有利于改善鍍層性質(zhì)和質(zhì)量，提高電流效率。3， 化學(xué)鍍鎳溶液由哪幾部分組成？各典型物質(zhì)是什么？起什么作用？ 化學(xué)鍍鎳溶液由主鹽-鎳鹽、還原劑、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、緩沖劑、加速

27、劑、表面活性劑及光亮劑等組成 主鹽：硫酸鎳、醋酸鎳、氨基磺酸鎳、次磷酸鎳目前使用的主鹽主要是硫酸鎳，提供Ni2+，作為氧化劑還原劑：次磷酸鈉、硼氫化鈉、烷基胺硼烷、肼。鍍Ni-P合金用得最多的還原劑是次磷酸鈉，鍍Ni-B合金用得最多的還原劑是硼氫化鈉，作為還原劑，還原出NI絡(luò)合劑：酸浴中：丁二酸或鹽 、檸檬酸或鹽、乳酸或鹽 、蘋果酸或鹽、甘氨酸或鹽堿浴中：焦磷酸鹽、檸檬酸鹽及銨鹽 絡(luò)合劑的作用：避免自然分解，控制沉積速度形成絡(luò)合物，控制游離鎳離子含量，抑制NiPO3沉淀當(dāng)H2PO3含量上升時(shí)，降低pH值或加入絡(luò)合劑才能避免沉淀緩沖劑作用，加速劑作用一般的配方組成中除了有一個(gè)主絡(luò)合劑之外，還配以

28、其他的輔助絡(luò)合劑。不同種類的絡(luò)合劑及絡(luò)合劑的使用量不同，對(duì)化學(xué)鍍鎳的沉積速度影響很大隨著化學(xué)鍍鎳液工作時(shí)間的延長(zhǎng)，還原劑的分解產(chǎn)物亞磷酸根不斷累積，很容易產(chǎn)生亞磷酸鎳的白色沉淀(NiHPO3·7H2O)。絡(luò)合劑可以抑制亞磷酸鎳的沉淀，提高鍍液對(duì)亞磷酸根的容忍量 緩沖劑： NH4Cl與氨水、硼酸、醋酸鈉、硼砂與碳酸鈉、乙二酸、琥珀酸等的鹽類作用是：調(diào)節(jié)pH 、控制反應(yīng)速度、防止鍍液pH波動(dòng)5 加速劑：丙二酸、丁二酸、戊二酸、已二酸、氨基乙酸、丙酸 等加速劑的作用：降低H2PO2-中H和P的化學(xué)鍵力，活化H2PO2- ，使H在催化表面易于移動(dòng)和脫氫。 穩(wěn)定劑：硫脲，Pb2+，鉬酸鹽等含氧

29、酸鹽等穩(wěn)定劑的作用就在于抑制鍍液的自發(fā)分解，使施鍍過程在控制下有序進(jìn)行。但穩(wěn)定劑不能使用過量，過量后輕則減低鍍速，重則不再起鍍。4， 如何得到高質(zhì)量的化學(xué)鍍鎳涂層，簡(jiǎn)述化學(xué)鍍鎳的影響因素除油-離子水洗-活化（ 弱酸）-離子水洗-化學(xué)鍍-鍍后處理正確的化學(xué)鍍鎳的前處理非常關(guān)鍵 化學(xué)鍍工藝參數(shù)控制pH值在一定范圍內(nèi)， pH增加，沉積速度加快。溫度 而化學(xué)鍍鎳反應(yīng)須超過一定的溫度才能啟動(dòng)溫度越高，沉積速度越快(見上右圖)，但為避免溫度過引起鍍液的自發(fā)分解，任何化學(xué)鍍鎳的工作溫度都必須限制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。攪拌的影響 攪拌改變了工件溶液界面擴(kuò)散層內(nèi)的化學(xué)成分和pH值，因此，攪拌的影響是重要的。 攪拌鍍?cè)〔粌H可防止漏鍍、針空，提高鍍層外觀質(zhì)量，而且可以防止局部過熱，這有利于鍍?cè)〉姆€(wěn)定性。第六章預(yù)習(xí)與作業(yè)1， 納米電刷鍍的原理及其涂層結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。 Al2O3/Ni復(fù)合電刷鍍層的組織特征為：基體相為非晶納米晶Ni，其中彌散分布著Al2O3納米陶瓷顆粒，納米顆粒與Ni基體間形成良好結(jié)合。 性能：（1） 具有高而穩(wěn)定的顯微硬度。（2） 納米電刷鍍層的疲勞壽命提高，納米電刷鍍層在高溫時(shí)仍具有較高硬度和良好的耐磨性，有望用于高溫模具的修復(fù)。 2，