片等易腐蚀部位。 在电沉积过程中,由于电场、搅拌产生的动力场不稳定及沉积速率较快等因素,导致晶粒的生长方向不能按照自由能最小方向的生长,而是在电场的催化下生长。导致生 成的晶粒粗大且不均匀,还可能造成镀层内部内应力过大,使镀层内部产生许多微裂纹, 易形成腐蚀微电池,当处在酸性电解溶液环境下,一旦存在外界拉应力,将会大大加速 其裂纹扩展和应力腐蚀行为[14]。文献综述

周小卫等[15]研究发现,稀土CeO2及其衍生化合物,会优先吸附在微裂纹等缺陷高能 区,可以降低杂质活性,修复缺陷,抑制微裂纹扩展。有关研究也表明,在Ni的电解液 中加入纳米CeO2颗粒制得Ni-CeO2复合镀层具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。其主要 原因在于:一方面纳米CeO2颗粒会优先吸附在晶体生长的活性点上,在基体表面非均匀 形核,形核功小,形核速率较快,形核率大于晶粒的生长速率,可有效细化晶粒,使镀 层致密;另一方面,稀土元素Ce对镀层的电极反应动力学产生影响,生成Ce的衍生化合 物,促使镀层表面钝化;此外,纳米CeO2颗粒的存在对Ni的电化学腐蚀机理有较大影响, 表现出显著的稀土元素效应。

1。4 稀土 CeO2 纳米颗粒及其他纳米颗粒增强 Ni 基复合镀层

由于纳米粒子本身具有很多独特的物理化学性能,纳米复合镀层具有比普通复合镀 层具有更优异的性能。正因如此,纳米复合镀层应用越来越广泛,重点介绍如下: 

(1)CeO2纳米颗粒

CeO2为浅黄色面心立方结构,不溶于水,难溶于无机酸,在碱溶液中稳定。加入纳 米颗粒CeO2所制得的Ni-P-CeO2纳米复合镀层具有良好的耐磨性。纳米CeO2粒子提高复 合镀层耐磨性的原因可以解释为:纳米CeO2颗粒具有较高的硬度,可以对镀层起到弥散 强化及第二相强化作用;另外,硬质相粒子牢固镶嵌在韧性较好的Ni晶镀层中,可以起 到耐磨作用[17]。

有研究结果表明,纯镍镀层具有显著的(200)择优取向,但随着CeO2纳米颗粒的加 入,择优取向变为(111)。在不受外界条件影响时,Ni沿[100]方向长大,导致典型的(200) 择优取向的形成;由于进入复合镀层的第二相颗粒能作为Ni沉积时的异质形核点,从而 改变了Ni的择优生长方向,使Ni晶粒的生长均匀分布在不同方向上,增加镀层致密度[18]。来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

(2)ZrO2纳米颗粒

纳米ZrO2微粒的夹杂使Ni-ZrO2复合镀层晶粒细化,氧化时可有效阻止O向内部扩散, 弥散分布的ZrO2对金属Ni高温氧化时具有活性元素效应,降低Ni的短路扩散,降低氧化 增重速率。

采用Ni-ZrO2梯度功能镀层,由于镀层从内到外隔热粒子ZrO2含量逐渐增加,镀层 的热导率符合二相分散系热传导率复合法则,从里到外热传导率逐渐降低,耐热性能逐 渐提高,两者均呈梯度变化,从而消除了界面上物理、机械性能的突变,消除了龟裂和 脱落等问题。镀层晶界处存在的ZrO2纳米粒子可以阻碍位错的滑移和攀移、晶界的滑移, 产生位错缠结,提高镀层的抗蠕变性能,并对晶粒长大和再结晶过程均存在较大的阻碍 作用,细化晶粒,起到细晶强化作用,大大提高镀层的机械性能,并防止氧化膜的破裂, 提高镀层抗高温氧化性能[19]。

(3)TiO2纳米颗粒

TiO2俗称钛白粉,具有高化学惰性、高折射率和优良的光泽度等性能。国内学者的 大量试验表明,Ni-TiO2复合镀层表面硬度高,耐磨性能优良。图1。3是纯镍镀层和Ni-TiO2 纳米复合镀层的SEM表面形貌图。从图1。3可以明显看出,纯镍镀层和Ni-TiO2纳米复合 镀层都具有胞状组织结构。纯镍镀层的晶粒更加粗大,Ni-TiO2纳米复合镀层晶粒则相对较为细小,纳米TiO2微粒被快速生长的Ni晶粒捕获填埋而镶嵌在镍基镀层中。

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