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20#钢纳米化学复合镀工艺及其性能研究

作 者: 郭数一
导 师: 何春霞
学 校: 南京农业大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 纳米化学复合镀 显微形貌 显微硬度 摩擦磨损性能
分类号: TQ153
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


纳米化学复合镀层是一种具有特殊功能的复合镀层,其既具有基质金属的优良特性,又具有纳米颗粒的特殊性能,纳米化学复合镀是制取耐磨镀层较为简便和经济方法之一,因而在材料表面改性方面其有着广泛的应用前景。本文采用正交试验法,优化了纳米化学复合镀的工艺参数,讨论了施镀温度、热处理温度及络合剂种类对纳米复合镀层性能的影响,分析了镀液中纳米颗粒含量对复合镀层性能的影响,并对4种纳米化学复合镀层耐磨性进行了对比分析,相关研究结果总结如下:优化的纳米Al2O3及纳米Ti02化学复合镀最佳工艺参数为:施镀温度80℃-90℃,pH值4-5,热处理温度400℃,热处理时间2h,主盐25g·L-1,还原剂25g·L-1,络合剂20-25m1·L-1,稳定剂2g·L-1。对纳米Al2O3复合镀的施镀温度研究表明,施镀温度对纳米复合镀层性能影响较大。随施镀温度升高,复合镀层硬度先升高后下降,最佳施镀温度为85±3℃,此时复合镀层硬度为718.67HV,磨损量为21.6mg;对纳米Al2O3复合镀层热处理温度研究表明,复合镀层经热处理后其硬度均有所提高,最佳热处理温度为100℃,此时复合镀层硬度达949.06HV。对络合剂种类研究表明,用乳酸作络合剂,乳酸能与镍离子形成稳定的络合离子,能有效地防止沉淀析出,保证了镀液的稳定性当乳酸25ml·L-1时,纳米Sic复合镀层硬度达523.25HV,比柠檬酸作络合剂的复合镀层硬度提高约一倍。对镀液中纳米颗粒含量研究表明,随纳米颗粒含量逐渐增加,复合镀层中纳米颗粒逐渐致密均匀,复合镀层性能也随之提高,当镀液中纳米颗粒含量较高时,复合镀层中纳米颗粒会团聚,镀层中纳米颗粒均匀性下降,镀层的硬度及耐磨性也下降。镀液中4种纳米颗粒的最佳含量分别为Al2O36g·L-1,TiO2 6g·L-1,SiC 8g·L-1,SiO2 6g·L-1,此时它们的复合镀层表面平整,复合镀层中纳米颗粒分布均匀,它们的硬度分别为:Ni-P-Al2O3复合镀层953.10HV, Ni-P-TiO2复合镀层536. O1HV, Ni-P-SiC复合镀层556.04HV, Ni-P-SiO2复合镀层889.21HV。4种纳米复合镀层耐磨性对比研究表明:镀液中纳米颗粒的种类对复合镀层耐磨性影响较大,纳米Al2O3复合镀层耐磨性较好,纳米SiO2复合镀层次之,而纳米SiC和纳米TiO2复合镀层的耐磨性较差,它们的磨损量分别为16.4mg、20.6mg、28.7mg和27.2mg。

全文目录


摘要  6-8ABSTRACT  8-10第一章 绪论  10-24  1.1 引言  10  1.2 化学复合镀发展概况  10-11  1.3 化学复合镀原理  11-17    1.3.1 化学镀沉积过程  11-12    1.3.2 化学镀镀液组成及其作用  12-14    1.3.3 化学镀镍磷合金机理  14-16    1.3.4 纳米化学复合镀机理  16-17  1.4 纳米化学复合镀特点  17-18  1.5 国内外纳米化学复合镀研究概况  18-21    1.5.1 高硬度、耐磨复合镀层  18-20    1.5.2 自润滑复合镀层  20    1.5.3 耐腐蚀复合镀层  20-21    1.5.4 耐高温抗氧化复合镀层  21  1.6 化学复合镀展望  21-22  1.7 课题研究内容  22-24第二章 实验方法及设备  24-34  2.1 材料与试剂  24-26    2.1.1 基材——20~#钢  24-25    2.1.2 镀液试剂  25    2.1.3 纳米材料  25-26  2.2 化学镀预处理工艺  26-27  2.3 纳米化学复合镀设备及配方  27-29    2.3.1 纳米化学复合镀设备  27    2.3.2 纳米化学复合镀配方  27-29  2.4 复合镀层热处理实验方法  29-30  2.5 纳米复合镀层性能测试设备及方法  30-33    2.5.1 性能测试设备  30    2.5.2 性能测试方法  30-33  2.7 本章小结  33-34第三章 纳米化学复合镀工艺参数试验研究  34-40  3.1 纳米Al_2O_3化学复合镀工艺参数的正交试验  34-36  3.2 纳米TiO_2化学复合镀工艺参数的正交试验  36-39  3.3 本章小结  39-40第四章 纳米复合镀层性能研究  40-54  4.1 施镀温度对纳米Al_2O_3复合镀层性能影响  40-41    4.1.1 施镀温度对纳米Al_2O_3复合镀层微观形貌的影响  40-41    4.1.2 施镀温度对纳米Al_2O_3复合镀层硬度影响  41  4.2 热处理对纳米Al_2O_3复合镀层性能影响  41-43    4.2.1 不同热处理温度对纳米Al_2O_3复合镀层性能影响分析  41-42    4.2.2 热处理对纳米Al_2O_3复合镀层性能影响  42-43  4.3 络合剂对纳米复合镀层性能影响  43-46    4.3.1 络合剂的选择对纳米SiC复合镀层的影响  43-44    4.3.2 乳酸含量对纳米TiO_2材料复合镀层的硬度影响  44-46  4.4 纳米颗粒含量对纳米复合镀层性能影响  46-52    4.4.1 纳米复合镀层微观形貌分析  46-49    4.4.2 纳米颗粒对纳米复合镀层硬度影响  49-51    4.4.3 纳米颗粒对纳米复合镀层摩擦学性能影响  51-52  4.5 本章小结  52-54第五章 结论与展望  54-56  5.1 结论  54-55  5.2 展望  55-56参考文献  56-62致谢  62-64研究生期间撰写发表的论文  64

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 电化学工业 > 电镀工业
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