镍钴合金电铸硬度应力分散能力均匀性数值模拟硕士论文

1、镍钴合金冷屏件电铸技术研究  【关键词】 镍钴合金; 电铸; 硬度; 应力; 分散能力; 均匀性; 数值模拟; 【英文关键词】 Ni-Co alloy; electroforming; hardness; stress; throwing power; homogenization; analogy; 【中文摘要】 目前国内第一代杜瓦用红外探测器冷屏件材料为纯镍,采用电铸的方法加工而成,与国外的产品相比还有一定的差距,这主要体现在硬度、表面光泽性以及厚度均匀性上。本论文的目的在于研制出高硬度、低应力、表面光泽性好、厚度均匀的镍钻合金冷屏件,以满足国内第二代红外探测器的要求。

2、 由于冷屏件属于异型薄壁零件,普通的机加工方法难以保证零件的质量要求,而电铸正是加工此类零件的首选方法；镍钴合金与纯镍相比具有高硬度、高耐蚀性等优点,且二者在简单的水溶液中容易实现共沉积,沉积层的合金成分容易控制,所以第二代冷屏件以镍钴合金电铸的方法来成型。试验中选用成本较低的硫酸盐镍钴合金电沉积体系,由于其应力大、硬度低,不能满足设计的要求,试验中采用添加剂来降低应力,提高硬度,同时提高表面的光泽性；对于电铸而言铸层均匀性一致是研究的难点,本试验从两方面入手：一是铸液本身,通过添加剂和合理的工艺控制来提高铸液的分散能力；二是采用计算机辅助模拟来调整阴阳极的分布以及挡板的形状和位置来改善阴极表

3、面的电流分布,同时采用二次电镀的方法来彻底改善零件的厚度均匀性。 通过大量的平行与正交试验最终电铸出来的冷屏件完全满足了最初的设计要求：合金中钻含量控. 【英文摘要】 At present, the cold-shield material used in the first generation infrared detector's Dewar subassembly is mainly pure Ni. It is formed by electroforming, but has some gaps in hardness, surface brightness and thi

4、ckness homogenization compared with the part of foreign's. The aim of this thesis is to make out Ni-Co alloy cold-shield which has high hardness, low stress and even thickness, and meet the need of second generation infrared detector. The cold-shield is heterotype and thin-wall part, and ordinar

5、y.摘要 3-4 Abstract 4-5 第一章 绪论 9-31 1.1 课题的意义 9-11 1.2 电铸技术概论 11-26 1.2.1 电铸基本原理 11-15 1.2.2 电铸工艺 15-21 1.2.3 电铸的特点及应用 21-26 1.3 镍钴合金电沉积概况及电铸基本工艺参数的影响 26-30 1.3.1 镍钴合金电沉积概况 26-27 1.3.2 镍钴合金电铸基本成分及基本工艺参数的影响 27-28 1.3.3 电铸镍钴合金冷屏件目前存在的问题 28-30 1.4 本课题研究的内容 30-31 第二章 试验材料和试验方法 31-36 2.1 试验材料及仪器 31-32 2.1.

6、1 试验材料 31-32 2.1.2 试验仪器 32 2.2 铸层及铸液性能的测试 32-34 2.2.1 铸层中钴含量的分析 32 2.2.2 铸层显微硬度的测试 32 2.2.3 铸层应力的测量 32-33 2.2.4 分散能力的测定 33 2.2.5 添加剂TN2消耗的测定 33 2.2.6 表面形貌分析 33 2.2.7 铸层晶体结构分析 33-34 2.2.8 电流效率的测定 34 2.2.9 阴极极化性能的测试 34 2.2.10 一次电流密度分布的数值模拟 34 2.3 镍钴合金冷屏件电铸工艺流程 34-36 第三章 铸层中钴含量及硬度和应力影响因素分析 36-42 3.1 铸层

7、中钴含量的影响因素 36-37 3.2 硬度和应力的影响因素 37-41 3.2.1 硬度与添加剂的关系 38-40 3.2.2 应力与添加剂的关系 40-41 3.3 本章小结 41-42 第四章 零件的均匀性研究 42-63 4.1 铸液的分散能力 42-50 4.1.1 添加剂TN1对分散能力的影响 43-46 4.1.2 波形的影响 46-48 4.1.3 添加剂和电源波形对双电层结构的影响 48-50 4.2 一次电流分布的计算机模拟 50-62 4.2.1 方法一的数值模拟 52-59 4.2.2 方法二的数值模拟 59-62 4.3 本章小结 62-63 第五章 铸层表面形貌及晶

8、体结构的分析 63-72 5.1 铸层表面形貌分析 63-67 5.1.1 不同钴含量的电铸层形貌 63-64 5.1.2 不同电流密度下的电铸层形貌 64-66 5.1.3 添加剂对电铸层形貌的影响 66-67 5.2 铸层X衍射分析 67-71 5.2.1 电流密度的影响 67-69 5.2.2 添加剂的影响 69-71 5.3 本章小结 71-72 第六章 铸液的维护及最终电铸工艺 72-75 6.1 铸液的维护 72-74 6.1.1 pH值的调整 72 6.1.2 铸液中镍和钴含量的维护 72-73 6.1.3 添加剂的补加 73-74 6.2 最终电铸工艺 74-75 第七章 结论 75-77 致谢 77-7