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⑧ 一67 f 无 锡 轻 工 大 学 学 报 Vo_【18，NO．4 第 l8卷第 期 D 1g99 文章编号 ：1009—038X(1999)04—0064—04 Co／SiC复合 电沉积过程 J 刘松琴 ，郑秋容 ，张革新 ，张号尧 ( 学 吾 工程学皖，江苏无锡214036) 摘要 ：研究了普通镀钻溶液中碳化硅微粒与基质金属钻形成复合镀层的电沉积过程 结果表 明，在小的微粒载荷量下 ，复合电沉积过程 由微粒 向阴极的传输所控制 而在大的微粒载荷 量下，小电流密度时复合电沉积过程 由微粒的强吸附所控制 ，大电流密度时复合电沉积过程 由微粒 向阴极 的传输所控制． 钴 近年来，复合电沉积技术作为一种获得具有特殊功能的复合镀层的方法在工程中得到 较多应用 根据基质金属及选用微粒的种类不同，所得复合镀层具有各种不同功能．如以镍、 镍基合金、铬为基质金属 ，以硬固体微粒如碳化硅 、碳化钨、氧化铝等为分散相所得的复合镀 层具有高的硬度及耐磨性能；而 以钴为基质金属，加入碳化铬或碳化硅等硬质微粒所得的复 合镀层则具有很好的高温耐磨性能，能应用于飞机发动机零件、活塞环、制动器等的制造，具 有很好的应用前景 J． 随着复合 电沉积技术的发展及相关理论的逐步完善，人们对复合 电沉积机理的研究也 日趋深入，提出了一些相关的机理．如流体动力等因素起控制作用的机械截 留或力学机 理[z1；阴极与溶液界面间的电场起控制作用的电化学机理．Guglielmi从 电化学机理 出发提 出了基质金属与微粒共沉积的两步吸附模型啪，即第一步为吸附有金属离子及溶剂分子膜 的微粒与阴极发生弱吸附，这是物理吸附，被吸附的微粒与悬浮于镀液中的微粒处于吸附平 衡状态；第二步为强吸附，这是化学吸附，处于弱吸附的微粒脱去所吸附的离子和溶剂化膜 与阴极 生强吸附，并在阴极上被 电沉积的金属所掩埋，进入镀层．Guglielmi的两步吸附机 理能解释很多电沉积过程，如Ni／SiC，Ni／TiO。，Ni／WC等系统[ ．但该模型未考虑搅拌等 流体动力因素对复合 电沉积的影响．YehSH等考察搅拌作用对Watts型镀镍液 中Ni／SiC 复合 电沉积的影响 ，认为在高电流密度下．金属 电沉积的速度加快 ，微粒在阴极上的共析量 与微粒在阴极上的强吸附数量有关，从而与阴极附近溶液中悬浮的微粒数量及微粒在阴极 上发生弱吸附的数量有关 ，即与微粒向阴极的传输有关口]．此时可认为微粒 向阴极的传输为 收稿 日期 ：1999—05—12{任订 日期 {I999．09一10 作者简介 ：刘松帮 (1966年 3月生)，男．江苏靖江人．工学硕士，讲师 64 速度控制步骤 ，提出了相应的数学模型 nFdf~r r¨ 一 1一 ＆一 ∈DxM v … 式 中‰为复合镀层中微粒的体积分数，体为微粒在镀液 中的载荷量 (体积分数 )，n、F、d、M 分别为金属离子被还原 的电子数 ，法拉第常数及被沉积金属 的密度 、相对原子质量 ． 为搅 拌速度 (r／rain)，f为搅拌速度与微粒 向阴极的传输速度之间的转换因子，为 电流效率 ，Dr 为阴极 电流密度． 作者研 究了Co／SiC复合 电沉积时，镀液中不同微粒载荷量下 ，电流密度 D 对微粒在 镀层 中共析量 的影响，并对 电沉