[01366984]脉冲电沉积制备Ni-Al2O3复合材料

“脉冲电沉积制备Ni-Al_2O_3复合材料”是四平市科委2005年度科技发展计划项目，合同编号四平合字第2005-014号。　　随着科技的发展，现有的单组分材料已难以满足工业发展的特殊要求，开发各种新型结构材料与功能材料，是目前材料科学中的一个重要研究方向。近年来高速发展起来的复合镀膜材料，以其独特的化学、生物、物理、机械性能，成为复合材料的一支新军，正日益获得广泛的关注和应用。如，在铝合金内燃机汽缸内壁电沉积镍/碳化硅，广泛应用于汽车、摩托车领域；金刚石微粉与镍共沉积，可用在切削珠宝的磨锯和磨轮上，这种电沉积金刚石磨石寿命为通常磨石的20倍等。　　金属电沉积是制备复合材料最有效的方法－它是将一种或数种不溶性的固体惰性颗粒、纤维等均匀地夹杂到金属沉积层中所形成的特殊表面层。其主要成分为：通过阴极还原得到的基质金属（由其形成均匀连续相）与不溶性固体微粒（不连续地分散在基质金属中），这种复合材料具有基质金属与不溶性固体微粒两类物质的综合性能。　　脉冲电沉积是在金属电沉积的基础上，以被镀工件作为电极，通以一定波形的脉冲电流，使金属离子在电极上以脉冲方式沉积，形成金属层的技术。通过两年多的系统实验，各项技术指标都达到了预期效果，双方对技术开发履行合同情况良好，达到了项目预定计划目标。　　项目预定的主要技术指标：　　以脉冲电沉积制备的复合材料膜与直流电沉积制备的复合材料膜性能比的倍数为指标依据：　　硬度：≥1.1倍；　　宏观残余应力：≤0.8倍；　　磨损量：≤0.7倍。　　已达到的项目主要技术指标：　　硬度：1.33；　　宏观残余应力：0.55；　　磨损量：0.64。　　尽管直流复合电沉积对镀层的结晶细化、镀层硬度、耐磨性的提高有很大的作用，但不可回避的是直流复合镀层由于固体相的引入增加了镀层的宏观残余应力，降低了镀层的抗疲劳性能，未能充分发挥基质金属和引入固相协同作用的效果。选择新的电沉积制备复合镀层方式成为必然－用脉冲技术取代传统的直流复合电沉积是可预见的有效方式之一。同直流电沉积相比，脉冲电沉积双电层的厚度和离子浓度分布均有改变；在增加了电化学极化的同时，降低了浓差极化，产生的直接作用是，脉冲电沉积获得的镀层比直流电沉积镀层更均匀、结晶更细密。尤其是近年来发展起来的周期换向脉冲电沉积(又称双向脉冲电沉积)技术，优势更明显。因此，研究脉冲，尤其是周期换向脉冲复合电沉积规律，分析脉冲复合镀层的结构与性能，为制备高性能复合材料提供新途径，这无疑意义重大。　　实验证明，我们的研究结果与国内外同行业相比，在性能上有很大的提高，工艺流程更为简单科学，已达到国内领先水平。具有很高的应用价值和广阔的发展前景。