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表面处理新技术:纳米复合镀层的形成机理
发布时间:2020-08-01 07:16    文章作者:沙龙sa36

  慧聪表面处理网:纳米复合镀层的形成是一个复杂的电沉积或化学沉积过程,对其机理目前尚无深入的研究。根据有关参考资料可以归纳为以下几个主要步骤。

  (1)纳米复合镀液中的金属正离子到达阴极(工件)表面,镀液中的纳米不溶性固体颗粒也随之到达工件表面,在双电层(电场力)的作用下,水化的金属离子一方面要失去水化膜,另一方面向阴极表面迁移,失水后的金属离子中空闲价电子的能级得到提高,并与阴极表面上电子的能级接近,创造了电子转移的必要条件。纳米不溶性固体颗粒在范德华力的作用下也进一步靠近表面。

  (2)金属水化离子在阴极放电(获得电子被还原成吸附原子,实质上是电子在阴极上与金属离子间的跃迁,完成电子从阴极界面向电解液界面的转移,使脱水的离子获得电子形成失水的吸附原子。吸附原子还与纳米不溶性固体颗粒互相吸附、镶嵌、堆积,形成结晶。

  (3)金属吸附原子与最靠近基体金属晶格上的原子发生置换,即镀层金属晶格上的原子跃迁到基体金属晶格上,基体金属晶格上的原子跃迁到镀层金属的晶格上,形成置换固溶体,置换现象只发生在镀层与基体的界面上。

  (4)形成置换固溶体的必要条件是镀层金属与基体金属的晶格类型一致或有相同的晶面(如同为面心立方晶格或同为体心立方晶格),晶格常数相同或相近,原子半径相近,便于跃迁置换,镀层金属与基体金属原子互相置换的越多,镀层与基体金属的结合强度越高(当两者之间的原子可以任意置换时,称为无限置换固溶体;当受某些因素约束,不能任意置换时,称为有限置换固溶体纳米不溶性固体颗粒弥散分布在镀层基质中,对镀层金属原子和基体金属原子只有吸附作用,而不能发生置换。

  (5)随着纳米复合镀过程的进行,镀液中的金属正离子不断在阴极(工件)表面上被还原,纳米不溶性固体颗粒不断被镶嵌在镀层中,纳米复合镀层不断加厚。最终形成一定厚度、与基体结合强度较高、纳米不溶性固体颗粒弥散分布的纳米复合镀层。

  在纳米复合电镀和纳米复合化学镀过程中,镀层金属的结晶是连续进行的,形成的镀层基质金属是连续相,被牢固镶嵌的纳米不溶性固体颗粒是不连续相。而在纳米复合电刷镀过程中,由于纳米复合电刷镀的工艺特点,刷镀笔与工件要保持一定的相对运动速度,因而纳米复合电刷镀溶液中的金属正离子仅在刷镀笔(阳极)与工件(阴极)接触的部位被还原。当刷镀笔移开时,这里的还原过程即终止,只有当刷镀笔重新移回到这里时,这里的金属正离子还原过程才继续进行。因此,纳米复合电刷镀镀层是断续结晶形成的。这种镀层具有超细晶结构、高密度位错、大量的孪晶和其他晶体缺陷。纳米不溶性固体颗粒的弥散镶嵌起到了强化镀层的作用。

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