电刷镀与喷射电沉积制备纯钴镀层的对比

发布时间：2018-10-15 17:09

摘要： 为比较电刷镀与喷射电沉积制备纯钴镀层的差异，在相同的电流密度下分别利用两种方法制备纯钴镀层。通过分析镀层的表面形貌与性能，发现采用电刷镀技术制备的纯钴镀层表面更加平整致密，性能更加优异，表明电刷镀技术在制备纯金属镀层时具有明显的技术优势。
关键词： 电刷镀；喷射电沉积；纯钴镀层
电刷镀技术（简称刷镀技术）是由电镀技术发展而来的。它主要是通过蘸有镀液的镀笔在阴极表面做往复运动，在外加电压的作用下沉积金属［１］。虽然电刷镀与电镀具有相同的原理，但电刷镀技术除了能获得组织形貌更佳的镀层外，还能使镀层的性能得到进一步的提高。
喷射电沉积是在电刷镀和槽镀的基础上发展起来的一种电沉积工艺。喷射电沉积主要是使一定流量和压力的镀液由阳极喷嘴喷到阴极表面，在外加电压的作用下，金属离子在阴极表面沉积形成镀层的过程。它可用于制备单金属镀层、合金镀层、多层膜镀层及复合镀层。
与喷射电沉积相比，电刷镀在刷镀过程中阴阳极直接接触，所以接触电流较大，金 属 沉 积 速 率 较快。相比电刷镀而言，喷射电沉积技术也具有独特的优势，它可以实现机械化操作，在大型工件表面沉积镀层，同时还可应用于盲孔和深孔零件［４］。为了对比电刷镀技术与喷射电沉积技术制备纯钴镀层的优劣，本实验采用两种技术制备纯钴镀层，并对制备的镀层进行形貌分析和性能测试。在对实验结果进行对比分析的基础上，比较电刷镀技术和喷射电沉积技术制备的纯钴镀层的差异，进而对两者的作用效果及机制进行了简要分析。
在电沉积过程中，电刷镀体系的电流密度远大于喷射电沉积体系的电流密度，因而电刷镀的金属沉积速率明显快于喷射电沉积的金属沉积速率。为排除镀层厚度对实验结果造成影响，在电沉积制备镀层时通过控制两种技术的沉积时间来制备厚度相同的纯钴镀层。
电刷镀纯钴镀层及喷射电沉积纯钴镀层的摩擦因数及磨损量。由图４ 可知：电刷镀纯钴镀层的摩擦因数为０．７６，而喷射电沉积纯钴镀层的摩擦因数为０．８０，两者仅相差０．０４。但对比镀层磨损量却发现两 种 技 术 所 制 备 的 镀 层 的 磨 损 量 差 异 较大，电刷镀纯钴镀层的磨损量 为２．８ｍｇ，而 喷 射 电沉积纯钴镀层的磨损量达到４．２ｍｇ，喷射电沉积纯钴镀层的耐 磨 性 明 显 比 电 刷 镀 纯 钴 镀 层 的 耐 磨 性差。这是因为电刷镀纯钴镀层较喷射电沉积纯钴镀层更致密，内部结构缺陷较少。这有利于镀层抵抗对磨件的磨损，提高镀层的耐磨性。
对于纯钴镀层的制备，电刷镀技术较喷射电沉积技术有较为明显的优势。利用电刷镀技术制备的纯钴镀层表面平整致密，硬度、耐磨性与耐蚀性均较喷射电沉积制备的纯钴镀层的有所提升。