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纳米金刚石复合电镀硬铬工艺是具有硬度高、摩擦系数低、耐磨损、耐腐蚀等优点,广泛应用于冶金结晶器、石油螺杆钻具和抽油泵筒、汽车减震器活塞杆、塑料挤出成型机头和螺杆、造纸纸浆泵和轧辊等领域。
一、工艺简述
1、简述:
纳米金刚石复合镀硬铬:可利用传统的电镀铬槽中进行生产,添加到电镀液中的纳米金刚石具有硬度高、化学稳定性好、粒径小(平均4-6纳米)且均匀、比表面积极大的优点,可与硫酸铬阳离子相互吸附并共沉积,实现复合镀硬铬。
2、共沉积原理:
2、1、纳米金刚石均匀分散在镀铬溶液中,在范德华力的作用下,纳米金刚石颗粒进一步靠近阴极界面。
2、2、纳米金刚石颗粒具有极大的比表面积,更易与阴极表面的碱式铬酸胶体膜和硫酸铬阳离子相互吸附,发生金属铬-纳米金刚石共沉积。随着电镀过程的进行,纳米金刚石不断被沉积镶嵌再金属镀铬层中,镀层不断加厚。
2、3、纳米金刚石也能够被金属表面吸附,其吸附点可成为碱式铬酸胶体膜产生的晶核,使胶体粘膜更易形成,析氢减少,电流效率与沉积速度提高,结晶细致程度也提高。
三、纳米复合镀硬铬工艺主要参数
电流:50-80 A/dm2
温度:57-59°C
搅拌:循环或气流搅拌
沉积速度:50-70微米/小时
四、纳米复合硬铬和普通硬铬主要性能指标对比
指标
| 纳米硬铬
| 普通硬铬
| 备注
| 晶粒
| 晶粒细小、致密,平均30-50纳米
| 晶粒平均150纳米
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| 显微硬度Hv
| 1100-1250
| 900-1050
| 纳米金刚石颗粒弥散分布在镀层中,自身的硬度和强度对镀层起到了整体支撑作用,对镀层的强化发挥作用
| 摩擦系数
| 0.05-0.07
| 0.2
| 纳米金刚石具有极大的比表面积和表面活性,可牢固渗入或吸附摩擦表面,形成一层极薄的固体润滑膜,并在金属表面形成轴承效应,极大降低摩擦系数
| 耐腐蚀(温度35°盐雾浓度5%)
| 170小时以上
| 70小时
| 纳米硬铬晶体细密,厚度超过一丝即无针孔,耐腐蚀
| 结合力
| 纳米硬铬高30-40%
| 纳米金刚石的小尺寸效应,使镀层金属结合的更加牢固,有效提高镀层的结合强度
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纳米复合镀铬层
普通镀铬层
纳米复合镀铬层和普通镀铬层相比,晶体结构、尺寸及镀层表面发生了变化。
1、普通镀铬层的晶粒直径约150纳米,镀层表面有许多深达3 мкм的凹坑。
2、纳米复合镀铬层的晶粒直径约为30-50纳米,镀层没有明显的凹坑,最大凹坑的深度小于 1 мкм。 |
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