2011 电镀工艺学第7章 7.4 复合镀.pptVIP

7.4 复合电镀 一、概述 在电镀或化学镀溶液中加入不溶性的固体微粒，并使其与基质金属在阴极上共沉积形成具有优异性能的新型镀层称复合镀层，亦称分散镀层。获得复合镀层的工艺称为复合镀也叫分散镀或弥散镀。 1、复合镀层组成有两相组织： 一相是通过还原反应而形成镀层的金属称为基质金属，它为均匀的连续相； 另一相为不溶性的固体微粒，它们通常是不连续地分散于基质金属中，组成一个不连续相。 2、复合电镀法与熔渗法、热挤压法、粉末冶金法得到的镀层有如下特点： 1） 用热加工方法制造复合材料，一般需要用500-1000℃或更高的温度处理或烧结。因此，很难使用有机物来获取金属基复合材料。此外，由于烧结温度高，基质金属与夹杂于其中的固体颗粒扩散反应。 2） 与其他制各复合材料的方法相比，复合电镀的设备投资少，操作比较简单，易于控制，少广费用低能源消耗少(因不需要高温处理)，原材料利用率比较高。 3） 同一基质金属可以方便地镶嵌一种或效种性质各异的固体颗粒；同一种团体颗粒也可以方便地镶嵌到不同的基质金属中，制成各种各样的复合镀层。而且，改变固体颗粒与金届共沉积的条件，可使颗粒在复合镀层中的含且从零到50％或更高些的范围内变化。 4） 很多零部件的功能，例如，耐磨、减摩、导电、抗高温氧化、抗划伤能力等均是由零部件的表面层体现出来的。因此，在很多情况下可以采用某些具有特殊功能的复合镀层取代用其他方法制备整体的实心材料。 3、缺点 在打算沉积出颗粒含量过高(例如50％以上)的复合镀层时，在工艺上会遇到因难； 由于基体表面电流分布的不均匀，镀层厚度自然也不均匀，若电沉积的复合镀层过厚，零部件会出现不同程度的变形有可能成为不合格产品。 有时在零部件表面镀敷一层复合材料，并不能满足使用中的要求。 4、发展历史 1928年，Prince与Fink研究了用复合电沉积的方法制备铜-石墨镀层，将它用作汽车中的自润滑镀层。 1949 年美国的A.Simos获得了第一个镍-金刚石复合镀专利。 1955年Daimler-Benz在美国专利中提出了用复合镀提高机械零件抗磨性能的方法。 1966年复合化学镀研究出现。 1970年英国制定镍封工艺国家标准。 5、复合镀层的种类 以基体金属分类 镍基复合镀层（以镍为基质金属） 铜基复合镀层（以铜为基质金属） 铬基复合镀层（以铬为基质金属） 还可以钴、银、铁、锌、镉、锡、铅等单质金属及镍钴合金、镍铁合金、铅锡合金、镍磷合金、铁磷合金、镍硼合金等作为基质金属。 按使用的不溶性微粒种类不同分类： 无机材料复合镀层 有机材料复合镀层 金属材料复合镀层 按照复合镀层的用途来划分： 防护-装饰性复合镀层 防护性复合镀层 功能性复合镀层：自润滑、耐磨、脱模 自润滑镀层主要用在汽缸壁、活塞环、活塞头、轴承等一些方面。这类镀层中所分散的往往是一些固体润滑剂。 耐磨的复合镍基镀层主要应用在汽缸壁、压辊、模具、仪表、轴承及其它一些方面。在这类镀层中主要分散的是一些高硬度的粒子。利用粒子自身的硬度及其共沉积所引起的镀层金属的结晶细化来提高其耐磨性。 脱模性镀层分散的主要是那些能够提高模具脱模性的改变表面润湿状态的粒子。 其他镀层： 用作电接触材料的复合镀层 具有催化功能的复合镀层 具有光电转换效应的复合镀层 用作有机膜底层的复合镀层 能降低内应力的复合镀层 已经实现复合镀层的粒子 ：Al2O3、Cr2O3、Fe2O3、TiO2、ZrO2、ThO2、SiO2、CeO2、BeO2、MgO、CdO、SiC、TiC、WC、VC、ZrC、TaC、Cr3C2、B4C、BN、（?，?）、ZrB2、TiN、Si3N4、WSi2、PTFE、MoS2、WS2、CaF2、BaSO4、SrSO4、ZnS、CdS、TiH2、Cr，Mo、Ti、Ni、Fe、W、V、Ta。 6、镀层中微粒含量的表示： 1）质量百分数（aw） aw指复合镀层中固体微粒的质量在复合镀层中所占的质量百分数。 aw= 2）体积百分数（av） av指复合镀层中固体微粒在复合镀层中所占的体积百分数，表示为%（vol）。 7、复合镀层的化学符号表示方法： 将基质金属写在前面，固体微粒写后面，基质金属和固体微粒间用短线连接（也有用斜线连接的）。 例如，镍与碳化硅形成的复合镀层，可表示为Ni-SiC（Ni/SiC） 二．复合电镀基本原理 影响复合电沉积的因素很多，包括粒子的种类、形状、大小、表面荷电状况、在镀液中的浓度，以及镀液的组成、老化时间、温度、pH值、表面活性剂、搅拌方式、电流密度等，但对于不同的体系，这些因素