题目：电参数对电铸镍层组织和性能影响的研究

 

电铸是利用金属电沉积原理在模具上复制或制造金属制品的过程。电铸镍具有良好的强度、韧性和耐腐蚀性及较小的内应力，电铸镍溶液具有良好的微观分散性。因此，电铸镍可广泛用于模具制造和形状复杂零部件成形等方面。目前，对电铸镍的研究主要集中于其性能的某一方面，而对其综合性能的研究较少；电铸镍在发展应用中最主要的障碍是抗拉强度和延伸率不可兼得的不足。因此研究如何通过有效的途径来全面提高电铸镍的综合性能具有非常重要的理论和工程应用价值。

本文利用直流、单向脉冲和双向脉冲三种形式的电源制备电铸镍层。利用直流电源研究了热处理工艺对电铸镍层力学性能的影响，并通过观察金相组织、晶粒生长、断口形貌，测试内应力、抗拉强度和延伸率来研究阴极电流密度、电铸温度和溶液pH值三种参数对电铸镍层组织和性能的影响；利用单向脉冲电源研究了峰值电流密度对电铸镍层组织和性能的影响；最后通过改进电源形式，研究了双向脉冲电源中正向峰值电流密度、脉冲频率、正向占空比、反向峰值电流密度和反向占空比等参数对电铸镍层组织和性能的影响。通过优化工艺参数，获得了各项性能优异的电铸镍层。探索了超声/双向脉冲电铸镍技术。

实验结果表明：不论是直流电铸、单向脉冲电铸还是双向脉冲电铸，随阴极（峰值、正向峰值）电流密度的增大，铸镍层的晶粒逐渐变大、抗拉强度逐渐降低、延伸率逐渐升高而内应力逐渐增大，但当阴极电流密度过大时，延伸率反而下降；随电铸溶液温度的升高，铸镍层晶粒细化、抗拉强度升高、延伸率降低、内应力减小；电铸溶液的pH值宜维持在4.0左右，此时铸镍层的内应力最低、抗拉强度最高，同时延伸率也可以达到20%以上；随脉冲频率的升高，铸镍层晶粒尺寸、内应力和抗拉强度均呈现阶段性变化的趋势，而延伸率一直升高；随正向占空比的增大，镍层晶粒尺寸呈缓慢增大的趋势，内应力升高，抗拉强度和延伸率均呈先升高后降低的趋势；反向峰值电流密度和反向占空比对电铸镍层组织和性能的影响相对较小。通过改进电源形式，克服了电铸镍层抗拉强度和延伸率不可兼得的不足；通过优化工艺参数，获得了综合性能优异的电铸镍层。