分别在超声波和无超声波条件下，制备了镍镀层。通过镍镀层硬度测试、金相组织观察和镀层内应力的测定，分析了超声波条件下镍镀层硬度提高的影响因素。实验结果表明：增加超声波功率，导致镀层硬度增大。在超声波作用下，镍镀层的晶粒细小，镀层呈现压应力状态。镍镀层晶粒细化、加工硬化和存在压应力是超声波电镀镍层硬度提高的主要因素。 关键词：超声波；电镀；镍镀层；硬度 中图分类号：TQ153．12文献标识码：A 引言 超声波可改善电镀工艺条件，且能够增加镍镀层的硬度、耐磨性等。理想的镍镀层应具有较高的强度、韧性、硬度和耐蚀性，它较好地改善了基材表层的抗磨损性和耐腐蚀性。一般情况下，镀层硬度越高，其耐磨损性能越好。但超声波对镍镀层硬度影响因素的讨论至今报道甚少。本文通过实验，分析了超声波提高镍镀层硬度的主要影响因素。 l实验 1．1电镀基体及其处理 测试镀层硬度的基体为20 mm×12 mm×1．4mm的35钢片。测试镀层内应力的基体为88 mm×9 mm×0．35 mm薄铁片。镀前基体需经粗、细砂纸打磨和抛光，再经超声除油，稀盐酸弱浸蚀，蒸馏水冲洗，然后将基体带电放人处于超声波发生器中的镀槽内。超声波发生器为KQ一250DB型数控超声清洗器。 1．2镀液组成及工艺条件 镀液配方为：NiSO·6H2O 250 g／L，NiC12·6H O 35 g／L，H。BO。35 g／L及少许添加剂。电镀的工艺条件为：镀液pH=3．8～4．1，电流密度为2A／dm，镀液温度为46 C。超声功率P=0~250 W，频率为40 kHz。测试硬度的试件电镀时间为120min，测试内应力的试件电镀100 min。 1．3镀层检测 待测硬度的镀件经XQ一2型金相镶嵌机镶嵌，再由PG一1型金相试样抛光机抛光处理，用HXD一1000TC型显微硬度计测量镀件的硬度。镀层经抛光、腐蚀处理后，用4XB—C型金相显微镜观察镀层金相。用弯曲阴极方法_3测量镀层内应力。 2实验结果及分析 镀层硬度与超声波功率的关系如图1所示。由图1可知，超声波作用下的镀层硬度高于无超声时的镀层硬度。同为超声条件，但超声功率不同，镀层硬度亦不同。超声波提高镍镀层硬度的原因，从以下3个方面进行讨论。
2．1晶粒尺寸 晶粒尺寸变小，镀层硬度随之提高。由图2可知，在超声波作用下，镀层晶粒比无超声时的晶粒小。这和图1的实验结果是一致的。即超声波作用时镀层硬度高于无超声时的镀层硬度。超声波使晶粒变小的原因是：超声空化过程中，气泡崩溃产生了强大的冲击压力，这对镀层表面细致晶粒的形成起了重要作用Ⅲ。空化现象产生的强烈冲击波作用于电极附近的扩散层，产生异常强烈的搅拌作用，这种作用达到了电极表面，使得扩散层变薄。这样，紧靠电极表面的液层中的放电金属离子浓度大大提高，而电沉积速率正是取决于电极表面离子浓度值。增加了晶核形成几率[5]。超声空化作用抑制了晶核的长大。超声波使形核速率加快，晶粒得到了细化。 2．2加工硬化 加工硬化为在力作用下，金属晶格发生扭曲、畸变、晶粒问产生滑移、晶粒被拉长等现象，这些现象会使金属表面硬度增加。加工硬化也是超声波电镀提高镍镀层硬度的一个原因。在超声波作用下，液体中的微小气泡发生一系列动力学过程：振荡、扩大、收缩、崩溃_7。在崩溃点处，产生上百兆帕的强大冲击波和高速的微射流作用在晶粒上，晶粒间产生滑移，晶粒变形，镀层硬度增加。超声引起工作硬化.可通过图2中的晶粒对比来说明。 从图2中可看到，有无超声波条件下的图片晶粒形状存在差异。相比较而言，图2(a)中的晶粒呈球形，而图2(b)～(d)中的晶粒呈扁球状。随着超声波功率的增加，晶粒的变形趋势也逐渐明显。这是超声引起加工硬化的结果。实验结果表明，超声波条件下镀层硬度高于无超声时的镀层硬度。
2.3内应力 不同超声波功率下镀层内应力的数值见表1
由表1看出，无超声波电镀得到的镀层内应力均为拉应力；而超声波条件下电镀得到的镀层应力均为压应力。内应力对镀层有一定的影响，压应力使硬度值增加，拉应力使硬度值减少[g]。因此，在超声波电镀条件下，所获得的镍镀层硬度高。 3结论 超声条件下制备的镍镀层硬度高于无超声时的镍镀层硬度；镍镀层晶粒尺寸细化、加工硬化和压应力是超声波条件下镀层硬度提高的主要因素。
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