脉冲电镀Ni-Mo-Dy(Gd)-MoSi2复合镀层性能的研究(6)
图3.2 正向电流密度对Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层硬度的影响
3.1.3 频率对复合镀层硬度的影响
图3.3为频率对Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层硬度的影响。从图3.3可以看出，频率在1000~3000Hz之间变化，Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层的硬度随着频率的增加而增大，当频率为3000Hz达到最大值，该镀层硬度为702.4HV，随后频率在3000~4000Hz之间变化，硬度开始随频率增大而下降。原因可能是随着脉冲频率的增加，电源导通、关断的时间间隔越来越短，频率增加，一方面使电极附近金属离子浓度迅速恢复原状，有利于消除浓差极化；另一方面，由于频率增大，导通的时间越来越短，使得晶核刚形成还来不及生长，又开始了下一周期导通时间，又有一批新晶核形成，这样循环下去，晶核的形成速率远大于晶核生长速率，使得复合镀层晶粒随着脉冲频率的增大而减小，复合镀层变得更加细密，复合镀层硬度提高。
图3.3 频率对Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层硬度的影响
3.1.4 正向占空比对复合镀层硬度的影响
图3.4 正向占空比对Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层硬度的影响
图3.4为正向占空比对Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层硬度的影响。图3.4表明，在正向占空比在0.2~0.4之间，复合镀层的硬度随着正向脉冲占空比的增加而增大。在正向占空比为0.4时硬度达到最大值，为666.9HV，当正向占空比在0.4~0.6之间，复合镀层的硬度随着正向脉冲占空比的增加而减小。原因可能是：复合镀层的硬度由颗粒的复合量和复合镀层的微观结构决定。根据晶核的形成和增长理论，当占空比小时，峰值电流密度大，阴极超电势增加，这时形成的大量晶核来不及长大，金属结晶细化，复合镀层有硬化的趋势，即硬度增加；当占空比增大时，情况正好相反。
3.1.5 施镀时间对复合镀层硬度的影响
图3.5为施镀时间对Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层硬度的影响。从图3.5可以看出，施镀时间在15~25min之间，复合镀层的硬度随施镀时间增加而显著增大。在时间为25min时，其硬度最大为724.08HV；施镀时间在25~35min之间，复合镀层的硬度也随之降低。原因可能是其原因可能为当电镀时间很短时，固体颗粒吸附较少，复合镀层过薄，硬度因此也比较低。当电镀时间达到25min时，复合镀层能够达到一定厚度，吸附的MoSi2颗粒的量也大大的增加了，复合镀层硬度随之增加。电镀时间继续增加时，一方面镀液pH值逐渐增大，Ni2+易与OH-形成Ni(OH)2沉淀，阳极被Ni(OH)2沉淀覆盖，容易发生钝化，电流效率降低。另一方面，随着时间的延长，MoSi2微粒的过量沉积会引起自身团聚，导致复合镀层质量恶化，硬度下降。
图3.5 施镀时间对Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层硬度的影响
3.2 Ni-Mo-Gd-MoSi2复合电沉积工艺条件的研究
3.2.1 Gd3+浓度对复合镀层硬度的影响
图3.6 Gd3+浓度对Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层硬度的影响
图3.6为Gd3+浓度对复合镀层硬度的影响。由图3.6可以看出，Ni-Mo-MoSi2复合镀层的硬度是618.36HV，添加稀土Gd3+浓度在0.1~0.3g/L之间，该复合镀层的硬度随着Gd3+浓度增加而显著增加，在Gd3+浓度为0.3g/L时达到最大值，其硬度为620.8HV，当稀土浓度在0.3~0.5g/L之间，该复合镀层的硬度随着Gd3+浓度增加而减小。
3.2.2 正向电流密度对复合镀层硬度的影响
图3.7为电流密度对Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层硬度的影响。由图3.7可以看出，当正向电流密度在11.7A/dm2~12.0A/dm2的之间变化时，随着正向电流密度的增大，镀层硬度随之大幅升高，在正向电流密度为12.0A/dm2时达到最大值，为846.2HV；当正向电流密度在12.0A/dm2~13.2A/dm2之间变化时，随着正向电流密度的增大，镀层硬度随之下降。其原因可能是随着阴极电流密度增大，电场力增强，阴极对吸附有正离子的固体微粒的静电引力增强，意着单位时间内可能被嵌入的微粒数量越多。另一方面，阴极电流密度增大，过电位增加，晶体成核速率增加，使镀层表面晶粒细化且光亮细密，硬度增加。当阴极电流密度太大时，微粒被输送到阴极附近并嵌入沉积层的速度，落后于基质金属的沉积速度。此外，由于镶嵌在阴极表面的微粒的导电能力很差，遮盖了部分阴极表面，使阴极实际面积减小而真实电流密度增大，进一步提高了阴极超电势，导致H2析出增加，这样不仅会妨碍微粒在电极上的吸附，同时析氢还可能影响微粒在电极上的吸附及冲刷掉的部分阴极上未被嵌牢的微粒，进而影响到与Ni、Mo基质金属的共沉积行为，使沉积层的微粒的相对含量下降，硬度减小。