鎳鍍層應力的測試方法和應力釋放

1、鍍鎳層內(nèi)應力及其測量方法鍍鎳層內(nèi)應力及其測量方法關鍵詞：鍍鎳，內(nèi)應力，測量方法，影響因素作者：李延偉，黃曉曦，楊哲龍，姚金環(huán)，李月曉內(nèi)容：(1.桂林理工大學化學與生物工程學院廣西桂林5410042.哈爾濱工業(yè)大學化工學院黑龍江哈爾濱150001)摘要：鍍鎳是電鍍工業(yè)中應用最廣泛的鍍種之一鍍層的內(nèi)應力是影響鍍層質(zhì)量的重要因素。綜述了鍍鎳層內(nèi)應力產(chǎn)生的原因介紹了鍍鎳層內(nèi)應力的測量方法并對各種影響鍍鎳層內(nèi)應力的因素進行了分析。關鍵詞：鍍鎳內(nèi)應

2、力測量方法影響因素中圖分類號：TQ153文獻標識碼：A文章編號：10004742(2011)010004040前言鍍鎳是電鍍工業(yè)中最重要的鍍種之一已被廣泛應用于機械、電子、航空、航天、國防等領域[1]。特別是近年來鍍鎳在特種加工[2]和微納米制造[3]等高新技術領域的應用使其用途更加廣泛。在電鍍過程中由于金屬的結晶有一定變形或有異相滲入會產(chǎn)生一定內(nèi)應力這種現(xiàn)象在鍍鎳過程中尤為明顯[4]。電鍍層的內(nèi)應力可分為兩類:一類是使鍍層本身體積有膨

3、脹趨勢的應力稱為壓應力另一類是使鍍層體積有收縮趨勢的應力稱為拉應力。電鍍過程中拉應力過大會使鍍層開裂而壓應力過大會引起鍍層起泡從而導致鍍層的失效。在微納米制造中不平衡的拉應力或壓應力很容易引起加工部件發(fā)生變形從而使制造過程失敗。因此深入了解鍍層內(nèi)應力產(chǎn)生的原因、內(nèi)應力的表征手段及其調(diào)控方法對電鍍生產(chǎn)具有重要實際意義。本文綜述了鍍鎳層內(nèi)應力產(chǎn)生的原因介紹了鍍鎳層內(nèi)應力的測量方法并對各種影響鍍鎳層內(nèi)應力的因素進行了分析。1鍍鎳層內(nèi)應力的形成

4、原因電鍍層內(nèi)應力是在金屬離子形成金屬的過程中產(chǎn)生的。為了避免或控制內(nèi)應力對鍍層產(chǎn)生的不良影響人們很早就開始對內(nèi)應力的形成原因進行了研究[57]。然而由于這一問題的復雜性至今仍無完鍍層內(nèi)應力的測量主要采用力學方法。常用的力學方法有薄片彎曲陰極法、螺旋收縮儀法、圓片變形法及長度變化法等[910]。這些方法基于在材料的彈性極限內(nèi)討論應力和應變的關系。2.1薄片陰極彎曲法薄片陰極彎曲法是一種經(jīng)典的內(nèi)應力測量方法。其基本形式是:采用一塊狹長的金屬

5、薄片作陰極背向陽極的一面絕緣電鍍時一端用夾具固定另一端可以自由活動電鍍后鍍層中產(chǎn)生的內(nèi)應力會迫使薄片陰極彎曲。其內(nèi)應力計算公式為:式中:σ為鍍層內(nèi)應力PaE為薄片陰極的彈性模量Pat為薄片陰極的厚度mmR為薄片陰極的彎曲半徑mmd為鍍層的厚度mm。薄片陰極彎曲法的主要缺點是:(1)試樣背面的絕緣層往往會污染電鍍?nèi)芤和瑫r影響試樣的剛性這種影響難以在內(nèi)應力計算中加以考慮和修正(2)絕緣不完全或在電鍍過程中產(chǎn)生脫落也會改變陰極的彎曲程度(3)