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新聞來源：本站發(fā)布日期：2015-08-15發(fā)布人：admin
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電鍍金屬的物理性質(zhì)
裝飾性電鍍主要注重鍍層的外觀光亮程度，而很少考慮鍍層的其他性質(zhì)。正相反，在許多功能電鍍中，沉積金屬的物理性能很重要。例如，在工業(yè)鍍鉻中要考慮鍍層的硬度和耐磨性，而在塑料電鍍的鍍銅中，要考慮柔韌性和伸長率。
一般情況，電鍍金屬在結(jié)構(gòu)上與鑄造金屬相近，但也有例外。電鍍金屬中靠近基體表面的幾個(gè)原子的薄層在結(jié)晶學(xué)方面可能接近金屬基體。此外，有些金屬在沉積時(shí)處于金屬穩(wěn)定態(tài)，有些則是結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的，還有些電鍍合金形成的相圖在普通兩組分體系相圖中可能觀察不到。例如，在室溫下不穩(wěn)定的Υ一錳鍍層通過相轉(zhuǎn)變就會(huì)變成穩(wěn)定型。錫在低溫的穩(wěn)態(tài)為灰色的a一錫，但如果在低溫進(jìn)行電鍍，總是產(chǎn)生β一錫。含錫65％的錫一鎳合金鍍層是金屬間化合物，但在錫一鎳體系的相圖中這種化合物不存在。
當(dāng)金屬原子結(jié)晶在一起形成金屬相時(shí)，形成晶粒。晶粒的形狀和大小與金屬的結(jié)晶結(jié)構(gòu)無關(guān)。金屬的常見結(jié)晶形式有面心立方晶格、體心立方晶格和密排六方晶格。
在鑄造金屬中，面心立方晶格結(jié)構(gòu)延展性最高，密排六方晶格最低，而體心立方晶格居中。這涉及到金屬晶格的哪一平面易于引起滑動(dòng)。晶粒的表現(xiàn)與結(jié)晶晶格完全一致，但晶束在應(yīng)力等方面表現(xiàn)出不同的特性。如果金屬晶粒變小，則金屬就會(huì)表現(xiàn)出其原來的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的特性。晶束越小，金屬中形成晶束的比例越大。
因?yàn)楣I(yè)用的電鍍金屬結(jié)晶細(xì)小，故電鍍金屬的性能不同于鑄造金屬的特性。因此，金屬的性能受到晶粒尺寸、夾雜雜質(zhì)的量、內(nèi)應(yīng)力、結(jié)晶合金取向等的影響。
在電鍍中，基體金屬的結(jié)構(gòu)以不同的方式影響沉積的金屬。如果基體金屬的晶面與電鍍金屬的晶面吻合，基體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)就會(huì)向電鍍金屬延伸，從而引起金屬的沉積。這一現(xiàn)象稱為外延生長。是否發(fā)生外延生長依賴于不同的電鍍條件。當(dāng)需要高過電位或使用添加劑時(shí)，如在高電流密度下電解，會(huì)產(chǎn)生三維晶核，而與基體和電鍍金屬間的關(guān)系無關(guān)。相反，在高溫低電流密度下電解時(shí)，易于發(fā)生外延生長。
在一個(gè)如硫酸銅的簡單鹽槽液中，易于沉積具有大的晶粒尺寸的圓柱狀結(jié)晶。然而，在一個(gè)如氰化銅鍍槽的絡(luò)合鹽槽液中，或在含有添加劑的槽液中，沉積金屬的晶粒細(xì)小且不取最佳取向。加人到鍍槽中的各種有機(jī)添加劑使沉積的金屬結(jié)晶細(xì)致。
一般來說，具有粗大晶粒的鍍層，盡管延展性好，但軟且強(qiáng)度低。反之，晶粒細(xì)小的鍍層強(qiáng)度高，硬且脆。只用顯微鏡觀察鍍層金屬來確定其晶粒尺寸或結(jié)晶最佳取向，往往會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。這些性能，可以通過X射線衍射或電子衍射，分析結(jié)晶結(jié)構(gòu)來闡明。
通過電子顯微鏡或掃描電子顯微鏡來檢測鍍層金屬的性能變得日趨重要。特別是掃描電子顯微鏡，已發(fā)展到可以直接觀察表面結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)、晶粒等。
一、抗張強(qiáng)度和延展性
鍍層金屬的抗拉強(qiáng)度和延展性，對于受鍍產(chǎn)品的性能是重要指標(biāo)，且在電鍍產(chǎn)品是否足以長時(shí)間抗應(yīng)力破裂的問題中這些性能特別重要。
這些性能對于受鍍鋼板和線材也很重要。如果鍍層的強(qiáng)度和伸長率不夠，加工時(shí)就可能破裂。這也適用于鍍后需加工的產(chǎn)品。
測量鍍層的抗張強(qiáng)度沒有統(tǒng)一的方法。使用特殊方法制備的"抗張?jiān)囼?yàn)試樣"的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法不能用于鍍層。為測量鍍層延展性，ASTM規(guī)定了兩個(gè)方法。其一是ASTMB489，另一個(gè)方法是ASTMB490，讀者可以參閱。在ASTM489中，是從基體上除去鍍層，置于顯微計(jì)的厚度測量部位，用顯微計(jì)夾住，直到膜破裂，讀數(shù)。由任何不同方法測得的值，沒有很好的相關(guān)性，但在比較鍍層時(shí)，用同一方法所測得的值仍有參考價(jià)值。
二、內(nèi)應(yīng)力
許多鍍層金屬具有內(nèi)應(yīng)力。如果基體只有一邊受鍍，即可發(fā)現(xiàn)顯微內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)受鍍后的試樣彎曲成C形，如果鍍層在里邊，內(nèi)應(yīng)力相應(yīng)為張應(yīng)力；而反過來，若鍍層在外邊，則為壓應(yīng)力。這種鍍層的內(nèi)應(yīng)力使基體變形或破裂，或?qū)е洛儗觿冸x。特別是對鍍層的機(jī)械性能有較高要求時(shí)，鍍層的內(nèi)應(yīng)力要求盡可能小。鍍層的內(nèi)應(yīng)力可以由機(jī)械法、磁性法和X射線衍射法測量。
三、硬度
鍍層金屬的硬度在功能電鍍中是重要的性能之一，且不僅由金屬的一種特性所決定。電鍍金屬的硬度可以較簡單地測量，并與抗張強(qiáng)度和延展性有關(guān)。因?yàn)橐粚与婂兘饘倌ねǔ］^薄，故常受到基體金屬硬度的影響。因此，需要一種特殊的測量方法。當(dāng)使用Vickers硬度試驗(yàn)器時(shí)，要求鍍層厚度的最低值足以使鍍層背面完全不受彎折產(chǎn)生的影響。
使用顯微Vickers硬度試驗(yàn)器，可以在低負(fù)荷時(shí)進(jìn)行測量，但測量誤差較大，必須小心進(jìn)行。在劃痕硬度試驗(yàn)中，鍍層表面采用一定負(fù)荷的鉆石壓頭進(jìn)行劃痕，從劃痕寬度得到硬度。然而，以上試驗(yàn)在試樣的準(zhǔn)備和劃痕寬度的精確測量上存在著實(shí)際問題，在測量鍍層的硬度時(shí)不常使用。
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