水平震蕩機(jī)械研磨對(duì)酸性鍍銅微觀結(jié)構(gòu)的影響

馮長杰1,杜　楠1,王春霞1,何業(yè)東2

(1·南昌航空大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院無損檢測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南昌330063;2·北京科技大學(xué)北京市腐蝕、磨蝕與表面技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100083)

摘要:在傳統(tǒng)酸性鍍銅液中加入玻璃球,玻璃球以不同頻率在試樣表面滾動(dòng)-滑動(dòng)形成機(jī)械研磨(MA)。利用SEM,XRD和AutoLab考察震蕩頻率對(duì)機(jī)械研磨增強(qiáng)鍍層(MAEE)的微觀結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、沉積速率、孔隙率和在3.5%NaCl(質(zhì)量分?jǐn)?shù))溶液中耐蝕性的影響。結(jié)果表明,與傳統(tǒng)鍍層(TEP)相比,水平震蕩MA可顯著減小TEP鍍層的晶粒尺寸和孔隙率,顯著提高TEP鍍層的耐蝕性。在1.0~4.0Hz范圍內(nèi),改變頻率對(duì)MAEE鍍層晶粒細(xì)化的影響不明顯,當(dāng)震蕩頻率為2.0Hz和3.0Hz時(shí),由于MA的不均勻性,使MAEE鍍層的性能下降,但仍明顯優(yōu)于TCP鍍層。討論了水平震蕩頻率對(duì)MAEE微觀結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理。

關(guān)鍵詞:機(jī)械研磨;電沉積;銅鍍層;水平震蕩;結(jié)構(gòu);耐蝕性

中圖分類號(hào):TQ153　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A　　文章編號(hào):1001-4381(2011)06-0081-06

近年來,與機(jī)械作用相關(guān)的表面納米化技術(shù)備受關(guān)注。表面機(jī)械研磨處理(SMAT)[1]、球磨(BM)[2]、超音速噴丸(USP)[3]等技術(shù)已成功地應(yīng)用于金屬的表面納米化處理,當(dāng)介質(zhì)金屬球高速?zèng)_擊試樣表面時(shí),能在材料表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形,制備具有納米結(jié)構(gòu)的表層,使其性能得到提高。然而,通過塑性變形來制備納米化表層需要很高的能量。

以MA為基礎(chǔ)的電沉積技術(shù)早在20世紀(jì)70年代已有報(bào)道[4,5]:通過控制多孔硬質(zhì)粒子與陰極表面的接觸,可快速電沉積,但是該方法使鍍層不致密,且易使鍍層剝落,最終沒能在實(shí)際中應(yīng)用。最近,研究發(fā)現(xiàn),在鍍液中加入玻璃球,玻璃球以3.5Hz以上頻率和小振幅(1mm)垂直或水平碰撞試樣表面形成MA,會(huì)使鍍層晶粒顯著細(xì)化,硬度和耐蝕性提高[6-8],但是,當(dāng)震蕩頻率低于3.5Hz時(shí),所制備鍍層的表面粗糙度和耐蝕性能顯著下降。因此,本研究在前期工作的基礎(chǔ)上,增加震蕩振幅至10mm,考察更低頻率水平震蕩MAEE對(duì)TEP酸性鍍銅層微觀結(jié)構(gòu)與性能的影響,并探討其機(jī)理。

1·實(shí)驗(yàn)材料及方法

為了提高鍍層與基體的結(jié)合力,對(duì)尺寸為32mm×25mm×2mm的A3碳鋼試樣用150#,320#,800#的SiC水磨砂紙逐級(jí)打磨,在丙酮中超聲清洗10min后,進(jìn)行化學(xué)預(yù)鍍鎳處理?；瘜W(xué)預(yù)鍍鎳配方如下:NiCl2·6H2O350g/L,H3BO335g/L。沉積溫度70℃,時(shí)間5min。