外场(力)辅助射流电沉积研究现状

王旭^1,2，牛宗伟¹，王晓明²，赵阳²，韩国峰²，常青²，付华³，滕涛⁴，赵菲菲⁵

1. 山东理工大学机械工程学院2. 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室3. 中国人民解放军75180部队4. 中国人民解放军32381部队5. 陆军边海防学院电子工程教研室

摘 要：射流电沉积技术是近年来新出现的一种选择性电沉积技术,其具有沉积速度快、沉积精度高和成本低等优点,可解决传统电沉积沉积效率低、沉积质量差等问题,并在快速高效制备高性能镀层上得到了广泛应用。然而,在利用射流电沉积技术追求更高性能和更大厚度的沉积层时,其局限性也逐渐显现,主要体现在沉积厚度不均匀和无法抑制并消除沉积过程中镀层中产生的突起、结瘤、氢气气泡等缺陷,以及在复合电沉积时无法解决复合颗粒团聚的问题,而这也严重限制了射流电沉积技术的实际应用。为消除射流电沉积技术的局限性,研究发现,引入磁场、超声或摩擦外力辅助后可有效优化沉积质量,大大减少镀层中缺陷的数量,显著改善复合颗粒的团聚现象,有助于制备出平均晶粒尺寸更小、表面更加平整均匀以及硬度、耐磨性和耐腐蚀性等性能更加良好的镀层,但同时也发现,不合适的磁感应强度、超声功率和模式、摩擦力等参数反而会造成镀层表面质量和性能的下降。与此同时,相关学者在已成功利用外力辅助射流电沉积制备高质量、高性能镀层的基础上,着重研究了辅助外力参数对镀层表面质量和性能的影响机制,在充分发挥外力辅助作用的同时进一步追求镀层的制备效率,并取得了丰硕的成果。由此,本文归纳了磁场、超声、摩擦三种外力辅助射流电沉积制备镀层的研究现状,并对三种外力的作用原理和机制进行了详细探讨,指出了三种外力辅助的适用对象、当前存在的问题和发展趋势,为制备性能更优的镀层,甚至微纳增材制造和快速成型提供了参考依据。

关键词：磁场;超声;摩擦;射流电沉积;表面形貌;