机械镀无结晶镀层致密化分析-维普.PDF

维普资讯 第4D|卷 第2期 材 料 保 护 Vo1．40 No．2 2007年 2月 M aterialsProtection Feb．2007 机械镀无结晶镀层致密化分析 袁训华，何明奕，王胜民，赵 霞，芮雄壮 (昆明理工大学材料保护研究所，云南 昆明 650093) [摘 要] 采用少锡盐沉积机械镀锌工艺制备了机械镀锌的镀层。利用扫描电镜 (SEM)观察机械镀锌 层的断 口形貌 ，借助 晶体学的基础理论分析了镀层的结构，按其规律用散乱钢球堆积模型直观地模拟 了镀层 的立体结构，以此分析镀层的致密化机理。结果表明，机械镀锌镀层中的锌粉颗粒以散乱密堆的方式结合，形 层过程不发生结晶现象；研究建立 了机械镀无结晶镀层的最密填充理论模型，定量求得 了镀层的孔隙率。 [关键词] 无结晶镀层；致密化；机械镀 [中图分类号]TG174．44 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2007)02—0014—03 0 前 言 1 试 验 现代金属学理论认为：固态金属的结晶凝 固反应 要通过形核和长大两个过程 ¨J。但机械镀锌 的镀层从 1．1 材料及仪器 基体到镀层外表面均为锌粉颗粒，镀层中无其他明显 试样：内径 西13mm，外径西35mm，厚度3mm的 的相和新生晶粒结构，也无晶粒长大现象，且形层的主 圆垫片。 要动力不是来源于结晶反应。现有的金属学理论无法 锌粉l类球形锌粉 ，粒径范围 0．1～9．0 m(粒 解释该镀层的结合机理。因此，以往的研究提出机械 径≤2 m的占35％左右，粒径在 2．0～4．0 m 间 占 镀镀层是以无结晶方式形成的 J。无结晶镀层是将微 45％左右，粒径I4．0 m 占20％左右)。 细金属粉采用界面吸附和化学吸附等方法 ，在被镀物 钢球l大部分 (约70％)直径 西6～12mm；少量(约 表面形成吸附沉积层，再利用介质的机械碰撞使其致 30％)直径 西2～3mm。 密化的一种低能耗、环保的表面处理技术。该过程可 试验仪器：JXD—II机械镀设备，XL30ESEM—TMP扫 以避免待镀金属在形层时状态和形态上发生多次转 描电子显微镜，数码相机。 变，降低结构中原子重组的难度，使镀层形成时的能耗 1．2 试验方法 大大降低。机械镀无结晶形层过程既没有热浸镀过程 机械镀锌工艺采用少锡盐沉积工艺，工艺流程：装 的高温冶金反应，也没有电镀过程中的电化学沉积效 应_3J。镀层是常温常压下利用界面、化学吸附沉积和 料(加入玻璃珠水工件)一基层建立 (加入锌粉 c 液)一加入液 。 机械碰撞使金属锌粉在工件表面相互掺杂、填充、镶嵌 形成的，所以镀层中锌粉颗粒之间必然存在间隙 J， 利用扫描电子显微镜观察镀层断口处锌粉颗粒的 此为该镀层特有的结构缺陷。通过观察机械镀锌镀层 排列堆积状态；采用散乱钢球的堆积模型模拟镀层中 的断口结构，发现镀层是由不同粒径的类球形锌粉颗 锌粉颗粒的排列方式、观察其孔隙的分布情况。 粒