备等。
与其它涂层技术相比，等离子喷焊技术的主要特点： （1）生产效率高。 （2）稀释率低(～5％)。 （3）工艺稳定性好，易实现自动化。 （4）喷焊层平整，成分均匀，可获得0.25~8mm任意厚度喷焊层。
等离子喷涂技术在耐磨涂层、耐蚀涂层等传统领域的应用已经较为广泛，从上世纪50 年代至今，其应用领域由航空、航天扩展到了钢铁工业、汽车制造、石油化工、纺织机械、船舶等领域。 近年来等离子喷涂技术在高新技术领域如纳米涂层材料、梯度功能材料、超导涂层、生物功能涂层等方面的应用研究渐渐受到人们的重视。
4，简述喷涂工艺的选择与设计原则。
（1 ） 对涂层结合力要求不高，喷涂材料熔点<2500℃，可采用火焰喷涂。 （2 ） 对涂层性能要求较高，喷涂高熔点材料时时，应采用等离子喷涂。 （3） 工程量大的金属喷涂施工最好采用电弧喷涂。 （4） 要求高结合力、低孔隙度的金属、合金及以某些金属陶瓷涂层可采用超音速火焰喷涂。 （5 ） 对于批量大的工件，宜采用自动喷涂。
5，简述纳米结构涂层的热喷涂原理、特点和应用优势
将合成的的纳米颗粒，重新构建成直径30微米左右的高流动性颗粒，作为喂料。因为
其主要特点有:
( 1)涂层厚度可达数毫米、 致密、 孔隙率低、 残余应力低;
( 2)基体热影响区小, 对喷涂粉末无氧化、 无污染、可制备高热传导率、 高电导率的涂层以及其他功能涂层;
( 3)制备的涂层性质基本保持原始材料的性能,别适合纳米涂层的制备, 为制备纳米结构涂层提供了一种重要的工艺方法;
( 4)喷涂效率高, 粉末利用率高 (喷涂粉末可以回收 ); ( 5)环境污染小, 喷涂噪声低 涂层特性 – 超级强度，高粘附性，高硬度，承受压力能力强，表面质量好
竞争优势 – 与传统涂层相比在耐磨损，抗压力和冲击力，耐久使用和 对环境要求(盐性，生物附着)方面要优于传统涂层
第五章 预习与作业 预习
1. 电镀与化学镀的本质区别在什么地方？化学镀时候有电化学反应发生么？ 化学镀与电镀从原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极，而化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应。
2. 电镀层厚度的均匀性（也被称为分散能力）跟什么有关？如何提高镀层厚度的均匀性？ 电流和镀层在镀件阴极表面的分布
3. 电镀层表面粗糙和表面光滑主要由什么决定？为什么？ 4. 化学镀有那几个关键步骤组成？
除油---离子水洗---活化（ 弱酸）---离子水洗----化学镀---镀后处理 5. 请给镁合金表面镀层设计工艺。
试样→打磨→去氢→化学除油→水洗→酸洗→水洗→活化→水洗→浸锌→水洗→电镀锌→水洗→钝化→水洗→干燥
1， 简述电镀溶液对电镀过程和镀层结构的影响？
电镀溶液的组成:溶液中的主盐(金属盐)、导电盐、pH值、络合剂、各种添加剂(表面活性物质)。
（1）镀液中金属离子浓度(主盐或金属盐)的影响
? 镀液中放电还原金属离子浓度越高，阴极极限电流密度越大；允许 使用的电流密度也大，可供电镀选择的电流密度范围也越宽。
? 镀液中金属离子浓度高，溶液导电性能好，有利于降低溶液电阻、 电镀槽电压和电镀能耗 。
? 电镀生产中大多数采用放电还原金属离子浓度较高的镀液 。 （2）镀液中导电盐的影响
? 导电盐(附加盐)的作用主要是提高镀液的导电性能和改善镀液的分散能力。 ? 电盐(附加盐)可增加镀液离子强度、降低被镀金属离子活度和增大阴极极 化(理论依据不足)。
? 导电盐(附加盐)一般采用碱金属或碱土金属的盐类 （3）镀液中络合剂的影响
电镀生产中常用的络合剂主要： 氰化物、氢氧化物、铵盐、焦磷酸盐、柠檬酸盐、乙二胺、三乙醇胺、氨三乙酸盐、HETP和EDTA等
① 络盐镀液中的络合剂使金属离子以络合离子形式存在，金属离子放电还原的平衡电 极电势负移、电化学极化增大，镀层晶粒细致光亮，均匀性好。
① 采用络盐镀液电镀时选择不稳定常数较小的络合溶液体系有利于增大阴极极化和 得到高质量的镀层
（4）镀液中pH值的影响
? 酸性溶液pH值越低，电镀电流效率越低
? 析氢反应产物影响金属镀层质量(增加镀层内应力和脆性，产生裂纹和形成气泡， 造成镀层氢脆、孔隙、针孔、凹坑)
析氢反应导致溶液pH值升高，影响电镀溶液的稳定性和镀层质量 ? 溶液pH值影响电镀溶液的导电性
? 确定电镀溶液的pH值或酸碱度时必须考虑上述四方面的影响 （5）镀液中添加剂的影响
电镀添加剂分为无机添加剂和有机添加剂 。
无机添加剂大多数为硫、硒、碲、铅、铋、锑等金属化合物。 有机添加剂主要有烷基化合物、芳烃基化合物、多聚化合物等。
? 镀液中加入少量添加剂能显著改变电沉积金属过程的动力学性质、镀液性质(如稳
定性等)和镀层的结构与性质(耐蚀性、孔率、内应力、硬度、光亮性、均匀性、整平性),影响镀层质量。
? 大多数添加剂不参加电极反应属于“非消耗性”的，添加剂的消耗主要是镀层夹杂、 溶液分解和阳极氧化。
? 添加剂在镀层中的机械夹杂可改变镀层的物理和机械性能，有时可能导致电阻增 加，显微硬度和内应力提高，使镀层的某些功能性质(可焊性、接触电阻等)变坏。
2， 影响电镀镀层质量的主要因素有哪些？
电解条件一般是指除镀液组成之外的电镀工艺条件(工艺规范)： 1）电镀电流密度 2）电镀温度 3) 镀液搅拌方式 4) 电解方式 电镀电流密度的影响
电镀电流密度直接关系到金属在制品阴极上的电沉积速度和电流效率。电流密度太低，金属电沉积速度慢，镀层结晶为层形结构，电镀时间长，电镀效率低。电流密度增大，金属电沉积速度加快，形成的晶核数增加，镀层结晶较细致紧密，镀层结构好。电流密度太高，金属电沉积速度很快，镀层结晶为树枝状结构(枝晶)，阴极副反应增加，电流效率低。 每一种电镀体系都有一个得到合格镀层和合理镀速的允许电流密度的极限范围电镀体系的允许电流密度范围越宽越好 电镀温度的影响
电镀温度一般是指电镀过程中镀液的温度 。
1） 镀液温度升高，阴极及阳极电流效率增大，金属盐的溶解度和溶液电导增加，其镀层内应力降低而镀层质量改善。
2） 镀液温度升高，阴极极化降低，容易形成粗晶和孔隙较多的镀层。
3）镀液温度升高可显著提高允许电流密度上限时就能抵消温度对镀层结构的不良影响 镀液搅拌方式的影响
? 对镀液进行搅拌可减小电极表面附近的扩散层厚度而降低其浓差极化，对电沉积致 密镀层稍有不利 。
? 对镀液进行搅拌，金属电沉积的极限电流密度增大，允许电流密度上限和电流效率 大大提高，可以抵消搅拌引起的晶粒粗大现象而得到紧密的细晶镀层 。
? 阴极移动、压缩空气、循环过滤和超声波振动等方法都可达到搅拌溶液的作用 电解方式的影响
电镀的电解方式分为稳态和非稳态两种。
稳态方式：常规电镀采用直流电不变的方式(半波整流或全波整流)进行电解； 非稳态电解方式：主要有换向电流电解、不同形式的周期性电流电解和脉冲电
流电解 ，非稳态电解方式一般都有利于改善镀层性质和质量，提高电流效率。
3， 化学镀镍溶液由哪几部分组成？各典型物质是什么？起什么作用？
化学镀镍溶液由主盐-镍盐、还原剂、络合剂、稳定剂、缓冲剂、加速剂、表面活性剂及光亮剂等组成
主盐：硫酸镍、醋酸镍、氨基磺酸镍、次磷酸镍
目前使用的主盐主要是硫酸镍，提供Ni2+，作为氧化剂
还原剂：次磷酸钠、硼氢化钠、烷基胺硼烷、肼。镀Ni-P合金用得最多的还原剂是次磷酸钠，镀Ni-B合金用得最多的还原剂是硼氢化钠，作为还原剂，还原出NI
络合剂：酸浴中：丁二酸或盐 、柠檬酸或盐、乳酸或盐 、苹果酸或盐、甘氨酸或盐碱浴中：焦磷酸盐、柠檬酸盐及铵盐 络合剂的作用：避免自然分解，控制沉积速度．形成络合物，控制游离镍离子含量，抑制NiPO3沉淀．当H2PO3含量上升时，降低pH值或加入络合剂才能避免沉淀．缓冲剂作用，加速剂作用．一般的配方组成中除了有一个主络合剂之外，还配以其他的辅助络合剂。不同种类的络合剂及络合剂的使用量不同，对化学镀镍的沉积速度影响很大随着化学镀镍液工作时间的延长，还原剂的分解产物亚磷酸根不断累积，很容易产生
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