錳對(duì)電鑄鎳而言是一種有效的強(qiáng)化元素,能細(xì)化電鑄層晶粒,提高其再結(jié)晶溫度,使電鑄鎳層在室溫與中溫下的強(qiáng)度與硬度得到大幅提高。錳作為一種去硫劑,能改善鎳層的高溫塑性,提高其可焊性,因而在航天領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用前景。電鑄鎳錳合金可用于制作具有特殊結(jié)構(gòu)的先進(jìn)航天發(fā)動(dòng)機(jī)推力室外壁,也可用于制作堅(jiān)硬強(qiáng)研磨性地層鉆探用的金剛石鉆頭及用于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的制造[l5]。但錳的加入將顯著提高鎳層的內(nèi)應(yīng)力。Hearne[16]研究了電沉積鎳錳合金過程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的影響因素,發(fā)現(xiàn)電沉積初始階段的壓力約為1 GPa,與錳含量無關(guān):當(dāng)電沉積過程穩(wěn)定后,壓力受電流密度和錳含量的影響非常明顯。
脈沖電流密度和錳含量是影響鎳錳合金性能的主要因素。楊建明等[l7]研究了氨基磺酸鹽脈沖電鑄鎳錳合金,發(fā)現(xiàn)電鑄鎳錳合金的表面具有非常細(xì)小、致密的結(jié)晶形態(tài),且與沉積電流密度有關(guān),晶粒大小隨沉積電流密度的增大而減小。有文獻(xiàn)[l 5,18]報(bào)道了在鍍液高速?zèng)_刷條件下i‘采用直流和高頻脈瀋電流以及向電解液中加入添加劑等方法進(jìn)行的鎳錳合金電鑄試驗(yàn),成功獲得了鎳錳合金納米晶(≤100 nm)電鑄層。其研究發(fā)現(xiàn):相同電流密度的脈沖電鑄層錳含量低于直流電鑄層;電流密度和脈沖參數(shù)通過改變合金中的錳含量和顆粒尺寸來影響鍍層的性能;隨著平均電流密度的增大,合金的硬度和強(qiáng)度也在提高;加入添加劑后電鑄層中的錳含量降低,晶粒尺寸明顯減小,電鑄層表面變得平整光亮。
但是,由于電鑄鎳錳合金的塑性比電鑄鎳低,對(duì)雜質(zhì)的敏感度高,因此在電鑄過程中可能會(huì)產(chǎn)生黑色附著層或開裂現(xiàn)象。楊建明等[19-20]研究發(fā)現(xiàn),陽極上產(chǎn)生的黑色附著層是雜質(zhì)Mn02和少量的Ni203,過濾溶液和沉淀后對(duì)電鑄過程不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。開裂是陽極鎳塊中的鋅雜質(zhì)進(jìn)入鍍層所造成的,添加除雜劑后即可得到完好的電鑄件。若要從根本上消除雜質(zhì),需用高純度的鎳陽極,但生產(chǎn)成本也會(huì)相應(yīng)提高。