au基納米復(fù)合鍍層的制備及性能研究

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1、2006年電子電鍍學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)資料匯編Au基納米復(fù)合鍍層的制備及性能研究王為張鵬(天津大學(xué)化工學(xué)院，天津300072)摘要：采用納米復(fù)合鍍技術(shù)制各了Au—Si02納米復(fù)合鍍層，研究了鍍液中SiQ納米粉體濃度對(duì)鍍層結(jié)構(gòu)及性能的影響，并用掃描電子顯微鏡(sEM)、EDX以及XRD對(duì)制各的金基納米復(fù)合鍍層的成分、結(jié)構(gòu)以及表面形貌進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，Au—si02納米復(fù)合鍍層中，si僥體積含量隨著鍍液中si02濃度的增加而增大，鍍層的硬度隨著鍍液中Si02濃度的增加而增大。在鍍液中Si02濃度為15WE時(shí)，鍍層的硬度達(dá)到HV200。AIr-si02納米復(fù)合鍍層的接觸電

2、阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Au—Ⅻ合金鍍層，與純金鍍層相當(dāng)。但Au—si02納米復(fù)合鍍層的耐磨性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于Alr_Ni合金鍍層及純合金鍍層。關(guān)鍵詞：納米復(fù)合鍍，金基納米復(fù)合鍍層，結(jié)構(gòu)，性能1引言采用電鍍或化學(xué)鍍的方法，在普通鍍液中加入納米微粒，使納米粒子與基質(zhì)金屬共沉積得到復(fù)合鍍層的過程，稱為納米復(fù)合鍍。隨著人們對(duì)納米粒子性質(zhì)的認(rèn)識(shí)不斷深化，納米復(fù)合鍍技術(shù)正迅速成為復(fù)合電鍍技術(shù)發(fā)展的又一熱點(diǎn)，并在材料的表面裝飾與防護(hù)、表面強(qiáng)化等方面越來越顯示出不可取代的重要地位【14J。金鍍層具有耐蝕性強(qiáng)、導(dǎo)電性好、易于焊接等特點(diǎn)，披廣泛用作精密儀器儀表、印制電路板、集成電路、電子器件等要求

3、耐蝕性好且電接觸性能參數(shù)穩(wěn)定的零、部件鍍層【4】。本文采用微氰鍍金溶液，利用復(fù)合鍍技術(shù)制各了A1r—si02納米復(fù)合鍍層，討論了鍍液中$i02粉體濃度的變化對(duì)鍍層結(jié)構(gòu)與性能的影響規(guī)律。在此介紹相關(guān)研究結(jié)果。2實(shí)驗(yàn)2．1鍍液組成及工藝參數(shù)在含有檸檬酸、檸檬酸鉀以及添加劑的微氰鍍金(金以l(Au(cN)。形式加入，濃度為10～129／L)溶液中，加入si02納米粉體(平均粒徑10-20rim，濃度5-209／L)及分散劑，充分?jǐn)嚢枧渲瞥葾u-Si02納米復(fù)合鍍?nèi)芤?。控制鍍液PH值為3．5-4．5，鍍液溫度35—40"C，電流密度1A／d皿2的條件下，以預(yù)鍍光亮鎳的

4、黃銅片為基片，制備Au-Si02納米復(fù)臺(tái)鍍層。電鍍過程采用磁力攪拌器攪拌鍍液。為便于比較，在上述未添加si02納米粉體及分散劑的微氰鍍金溶液中，在相同的電鍍條件下，制各純金鍍層。2．2鍍層結(jié)構(gòu)及性能表征采用TS-5130SB型掃描電子顯微鏡(SEM)分析鍍層的微觀形貌。在菲利浦)(L—30型掃描電子顯微鏡附件EDX能譜儀上對(duì)鍍層進(jìn)行能譜分析，測(cè)定鍍層中si02粉體含量。鍍層結(jié)構(gòu)用帕納科公司的x’PertPro型X射線衍射儀進(jìn)行分析。采用日本SHIMADZU公司的D【廿—w201型顯微硬度儀測(cè)定鍍層的顯微硬度，每個(gè)試樣在通訊聯(lián)系人：王為．天津大學(xué)教授，Elail

5、：wwangg@vipsill&cOI—100．2006年電子電鍍學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)資料匯編不同位置測(cè)量6個(gè)硬度值，取平均值作為鍍層的硬度。采用伏安法測(cè)試試樣的靜態(tài)接觸電阻，結(jié)構(gòu)示意于圖I。采用沈陽儀器儀表研究所生產(chǎn)的PM—I型磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試鍍層的耐磨性能。測(cè)試條件為：載荷100克，砂紙型號(hào)1200#，轉(zhuǎn)速60圈／分鐘。瞄1戧安擊蔫量警譬電飄宅鞋蕞里3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3．1鍍液中sioz濃度對(duì)^lr_Sio：納米復(fù)合鍍層中SiO,含量的影響在電流密度為¨／d岔的條件下，在不同si也濃度的復(fù)合鍍液中制各了AIr_Si02納米復(fù)合鍍層，測(cè)試了鍍層中Si02微粒的共沉積量，結(jié)

6、果如圖2所示?？梢钥闯觯S著鍍液中SiOz濃度的增加，鍍層中si02的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，當(dāng)鍍液中SiO。濃度為159／L時(shí)，鍍層中SiOz的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到最大；而后在濃度為209／L，鍍層中si02的體積分?jǐn)?shù)又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。鍍液中SiOz粉體濃度越大，鍍液中SiOz微粒的懸浮量也大大增加，單位時(shí)間內(nèi)通過攪拌作用將SiOz微粒輸送到陰極表面的數(shù)量也越多，吸附在陰極表面的SiOz數(shù)目也相應(yīng)增多，微粒進(jìn)入鍍層的幾率也就越大，造成鍍層中$ioz的復(fù)合量增加。當(dāng)鍍液中si02的濃度增加到209／L后，鍍液中納米SiOz微粒的團(tuán)聚現(xiàn)象將加劇，在一定程度上將阻止微粒與金屬的共

7、沉積，導(dǎo)致鍍層中si02的含量相比最大值有一個(gè)下降的趨勢(shì)。覃氣g圖2鍍液中SiO：濃度對(duì)AIr—si02納米復(fù)合鍍層中si02含量的影響3．2Si02粉體對(duì)基質(zhì)金屬金組織結(jié)構(gòu)的影響SiOz粉體在Au—siO。納米復(fù)合鍍層中的嵌入對(duì)基質(zhì)金屬金的結(jié)晶產(chǎn)生了較大的影響，Au—si02復(fù)臺(tái)鍍層與純金鍍層的xRD譜圍比較示于圖3，可以看出，純金鍍層的擇優(yōu)取向沿(111)晶面，其它晶面衍射峰的相對(duì)強(qiáng)度較弱。而在復(fù)合鍍層中，在SiO：粉體進(jìn)入鍍層后，一101．2006年電子電鍍學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)資料匯編(31I)等晶面的x射線衍射強(qiáng)度得到很大加強(qiáng)，其中復(fù)合鍍層(31I)晶面的衍射峰

8、相對(duì)強(qiáng)度值已經(jīng)遠(yuǎn)高于粉末金的標(biāo)準(zhǔn)衍射卡