脉冲电镀Ni-Mo-Dy(Gd)-MoSi2复合镀层性能的研究(7)
图3.7 电流密度对Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层硬度的影响
3.2.3 频率对复合镀层硬度的影响
图3.8为频率对Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层硬度的影响。从图中3.8可以看出，保持其他工艺参数不变，改变脉冲频率，频率在1000~3000Hz之间变化，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709.3HV，随后频率3000~4000Hz之间变话，硬度开始随频率增大而下降。
图3.8 频率对Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层硬度的影响
3.2.4 正向占空比对复合镀层硬度的影响
图3.9 正向占空比对Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层硬度的影响
图3.9为正向占空比对Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层硬度的影响。图3.9表明，在正向占空比在0.2~0.4之间，复合镀层的显微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741.4Hz，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[84]，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。
3.2.5 电镀时间对复合镀层硬度的影响
图3.10 施镀时间对Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层硬度的影响
图3.10为施镀时间对Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层硬度的影响。如图3.10所示，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20min时，其硬度最大为805.8HV；施镀时间在20~35min之间，复合镀层的硬度也随之降低。原因可能当电镀时间超过一定的值时，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。
3.3 镀层表征分析
3.3.1 复合镀层的成分分析
a Ni-Mo镀层EDX图 b Ni-Mo-MoSi2镀层EDX图
c Ni-Mo-Dy-MoSi2镀层EDX图 d Ni-Mo-Gd-MoSi2镀层EDX图
图3.11 不同镀层EDX图
表3.1 不同镀层中元素含量
镀层 Mo
[wt.%] Ni
[wt.%] Si
[wt.%] Dy
[wt.%] Gd
[wt.%]
Ni-Mo 33.18 66.82 0 0 0
Ni-Mo-MoSi2 22.20 77.35 0.45 0 0
Ni-Mo-Dy-MoSi2
Ni-Mo-Gd-MoSi2 31.79
24.77 57.12
65.95 0.48
0.87 10.60
0 0
8.41
图3.11是不同镀层的电子能谱图。从表3.1和3.11的(a)、(b)可以看出，Ni-Mo-MoSi2镀层要比Ni-Mo镀层多了Si元素，说明镀层中含有MoSi2微粒。从图3.11(b)、(c)、(d)可以看出，Ni-Mo-Dy-MoSi2镀层和Ni-Mo-Gd-MoSi2镀层分别比Ni-Mo-MoSi2镀层多了Dy和Gd元素。由表3.11可知，Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层和Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层相比Ni-Mo-MoSi2复合镀层，MoSi2微粒含量分别提高了6.67%和93.33%，由此可见加入Dy(Gd)后，有利于MoSi2微粒的沉积。
3.3.2复合镀层的结构分析
图3.12 不同镀层的XRD谱
(1)Ni-Mo-Gd-MoSi2镀层 (2)Ni-Mo-Dy-MoSi2镀层 (3)Ni-Mo-MoSi2镀层
图3.12是不同镀层的X射线衍射图谱。从图3.12可以看出，Ni-Mo-MoSi2复合镀层在2θ角43.49774°，50.44963°，74.59741°处出现较强的衍射峰，Ni-Mo-Dy-MoSi2复合镀层在2θ角43.49774°，50.44963°，74.5807°处出现较强的衍射峰，Ni-Mo-Gd-MoSi2复合镀层在2θ角43.51445°，50.44963°，74.61412°处出现较强的衍射峰，其分别对应分别对应为立方结构MoNi4(111)，MoNi4(200)，MoNi4 (220)晶面，这是典型的晶态复合镀层的衍射图象，合金镀层及复合镀层中立方结构MoNi4 (111)、MoNi4 (200)、MoNi4 (220)的所对应的衍射峰2θ角均不同程度往左偏移。而Ni-Mo-Dy(Gd) -MoSi2复合镀层在立方结构MoNi4 (111)所对应的衍射峰2θ角向左偏移的程度加大。其原因可能是Dy(Gd)或MoSi2粒子嵌入镍晶格中导致了镍晶胞参数发生变化，晶格发生畸变，衍射峰位置发生偏移。四种不同镀层的X射线衍射峰基本没有改变，可能是添加MoSi2微粒或者Dy(Gd)并没有改变其晶态，也没有新相产生。