1、隨著高新技術產業(yè)的發(fā)展,市場上對于電子產品需求欲望的增加,特別是液晶技術的成熟與普及,LCD液晶產品的研究與應用日益廣泛,但在加工與生產過程中對應用于切割LCD的刀具材料的工藝研究還不完善。當前在市場條件下所使用的材料,主要是通過電鑄的方法使金屬鎳與金剛石復合形成切割材料,其具有硬度高、耐磨性好等優(yōu)點,同時也呈現出一些問題,如結合力不佳、出現縫隙,嚴重影響產品的使用壽命?？紤]到金剛石微粒價格昂貴,但其與石墨粉均屬于C元素,結構性質相差不

2、大,因此用石墨粉代替金剛石微粒探討金屬鎳與石墨復合鍍層的性能。本文將超細石墨粉加入到鎳鍍液中,用復合電沉積的方法制備出性能良好的Ni-石墨復合鍍層。系統地研究了超細石墨粉在水溶液及鎳鍍液中的分散情況,Ni-石墨復合電沉積工藝對性能的影響以及運用電化學工作站分析電結晶過程中的機理研究；用XRD和SEM研究了鍍層的成分、結構與表面形貌,并對Ni-石墨復合鍍層的硬度、結合力、耐蝕性等性能進行測試。具體的研究內容與工作如下:
　　 (1

3、)在水溶液中,研究超細石墨粉顆粒的團聚現象,超細石墨粉的等電點在pH=6.30左右,加入分散劑CMC后,等電點變化不大,但在pH為4.00～4.50范圍內有較高的Zeta電位,分散比較穩(wěn)定。同時,通過沉降實驗,超聲分散30分鐘,從不同類型的分散劑中選擇了分散效果較好的陰離子型分散劑CMC,合適用量為10％即CMC的用量為超細石墨粉的10％,得到分散效果較好的溶液；將分散劑CMC應用于鍍液中,仍具有一定的分散效果,但略差于在水溶液中的情況

4、,同時比較了分散劑對鍍層表面形貌的影響,發(fā)現加入分散劑可以使超細石墨粉比較均勻的分散于整個鍍層中。
　　 (2)通過單因素實驗方法,研究了Ni-石墨復合電沉積的主要影響因素,即電流密度、鍍液pH、攪拌轉速、鍍液溫度、電沉積時間、石墨粉濃度以及主鹽濃度,確定了工藝條件為:電流密度為8A／dm2、鍍液pH為4.00、溫度T為40℃、攪拌轉速為200r／min、電沉積時間為10min。采用正交表L18(37),研究得到了Ni-石墨復合

5、電沉積最佳的工藝參數:300g／L主鹽,5g／L NiCl2·6H2O,35g／L H3BO3,0.2g／L表面活性劑,1g／L糖精,0.4g／L1,4-丁炔二醇,60g／L AN-1,20g／L AN-2,3g／L石墨粉,0.36g／L分散劑CMC。在最優(yōu)工藝條件下所得的Ni-石墨復合鍍層呈亞光色,SEM檢測表明鍍層中石墨粉比較均勻的分散于鍍層中,鍍層的顯微硬度達到372.6HV,復合鍍層中的主要元素為Ni85.03％(wt)、C14

6、.86％(wt),石墨與Ni實現了共沉積。
　　 (3)采用掃描電鏡(SEM)和XRD對Ni-石墨復合鍍層的表面形貌與組分進行分析,結果表明,超細石墨粉與Ni實現共沉積形成Ni-石墨復合鍍層。鍍層中的石墨顆粒粒徑均一,均勻彌散分布于整個鍍層,強化鍍層的微觀組織結構,提高了鍍層的顯微硬度,通過測試鍍層的顯微硬度,發(fā)現Ni-石墨復合鍍層的顯微硬度高達372.6HV,明顯高于純鎳層的175.2HV；在復合鍍層XRD譜圖中,20=27°

7、出現了石墨的特征峰,這說明復合鍍層中存在石墨成分；從Tafel曲線中可知,復合鍍層在不同的介質中,其耐蝕性不同:在5％HCl和5％NaCl溶液中,其耐蝕性明顯優(yōu)于未加絡合劑的,而在5％NaOH溶液中,其耐蝕性差于未加絡合劑的。
　　 (4)為了了解Ni-石墨復合電沉積的電極過程,采用線性掃描伏安法、循環(huán)伏安法和交流阻抗譜技術對Ni-石墨復合的電沉積與鎳的電沉積進行了對比性研究。結果表明,隨著掃描速度的增大,Ni的析出電勢向負方向

8、偏移,陰極極化增強；在含有絡合劑的復合鍍液中,陰極極化曲線向負方向移動,同時析氫電位減小,抑制析氫反應的發(fā)生,提高了電流效率,而且相同電位下陰極電流密度減小,有利于鍍層細化晶粒,提高鍍層的耐蝕性能。通過循環(huán)伏安曲線,了解了鎳及Ni-石墨的電化學成核機理,深入認識電沉積過程；從動電位極化曲線及交流阻抗試驗,發(fā)現石墨粉明顯改變了鍍層的微觀結構,鍍層耐蝕性均有所提高,與純鎳層相比,Ni-石墨復合鍍層在中性和酸性溶液中具有較好的耐蝕性,在堿性條