探索镀层钢铁表面复合化学镀制备高耐磨功能层及其机理

论文导读：.1化学镀概述13-151.1.1化学镀技术的进展概况131.1.2化学镀技术的特点13-141.1.3化学镀Ni-P的基本原理14-151.2化学复合镀概述15-211.2.1化学复合镀的基本原理16-171.2.2化学复合镀层的分类及运用17-191.2.3化学复合镀技术的特点19-201.2.4化学复合镀的探讨近况及进展走势20-211.3纳米化学复合镀技术概述21-231.3.
摘要：钢铁是制备机械摩擦零件的重要材料,在其表面探讨制备具有高耐磨自润滑性能镀层的新技术具有广泛的运用价值。纳米颗粒增强化学复合镀作为一种优良的表面处理新技术,由于其具有工艺简单、镀层均匀、复合结构特殊、镀层性能优良等特点,已经成为材料表面探讨领域的前沿技术之一。本论文在化学镀Ni-P镀层的探讨基础上,又优化探讨出具有不同功能的化学复合镀Ni-P-SiC、Ni-P-SiC-Al2O3以及Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE镀层,通过镀层成分设计、复合镀工艺制备和相关机理等的探讨,获得45#钢表面具有高耐磨性能镀层的新技术,为实际运用奠定基础。主要运用金相显微镜、SEM、显微硬度计、XRD和摩擦磨损试验机等检测手段对实验样品的截面形貌、表面形貌、显微硬度、组织结构、耐磨性能及其机理进行了系统探讨,结果表明：实验优化出的化学复合镀配方为：硫酸镍25g/L,次亚磷酸钠30g/L,乳酸25ml/L,柠檬酸5g/L,乙酸钠15g/L,氨基乙酸3g/L,硫脲3-5mg/L,pH=4.8,温度88±2℃；纳米SiC颗粒的最佳添加量为6g/L,纳米A1203颗粒的最佳添加量为3g/L,PTFE乳液的最佳添加量为10ml/L。利用优化了的制备技术,在45#钢表面成功制备出具有纳米SiC、Al203增强、PTFE复合减摩的高耐磨和低摩擦系数的Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE复合镀层。实验制备的Ni-P、Ni-P-SiC、Ni-P-SiC-Al2O3和Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE等镀层镀态时为非晶态结构,其硬度分别为：572HV、649HV、726HV和560HV。热处理使镀层由非晶态转变成晶态,并且硬度显著增加。优化出Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE镀层的热处理参数为350℃热处理一小时,可得到967HV的镀层硬度,同时不会破坏镀层中的PTFE相,体现出了优良的综合耐磨性能。Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE复合镀层中,高硬度的纳米SiC和A1203颗粒通过复合沉积与镍磷镀层构成复合相,提升了镀层的硬度及耐磨性能；而PTFE粒子由于具有良好的自润滑性能,复合镀层在受到摩擦时,PTFE粒子可通过自身的层状剥离开始在镀层表面铺展,形成连续的减摩膜,降低了复合镀层摩擦系数；二者协同作用使Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE复合镀层具有高的耐磨性能和自润滑性能。实验制备的Ni-P、Ni-P-SiC、Ni-P-SiC-Al2O3和Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE镀层均按层状方式生长,纳米粒子弥散地分布在复合镀层中,提升了镀层的耐磨性能。关键词：45#钢论文纳米颗粒论文Ni-P-SiC-Al_2O_3-PTFE复合镀层论文硬度论文耐磨性能论文
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Abstract7-12
第1章 绪论12-24

1.1 化学镀概述13-15

1.1 化学镀技术的进展概况13

1.2 化学镀技术的特点13-14

1.3 化学镀Ni-P的基本原理14-15

1.2 化学复合镀概述15-21

1.2.1 化学复合镀的基本原理16-17

1.2.2 化学复合镀层的分类及运用17-19

1.2.3 化学复合镀技术的特点19-20

1.2.4 化学复合镀的探讨近况及进展走势20-21

1.3 纳米化学复合镀技术概述21-23

1.3.1 纳米复合镀层的形成机理21

1.3.2 纳米化学复合镀的探讨近况及有着不足21-23

1.4 本论文探讨目的和内容23-24

第2章 实验及探讨策略24-34

2.1 实验准备24-25

2.

1.1 实验材料24-25

2.

1.2 实验仪器及设备25

2.2 基本工艺流程25-32

2.1 镀液成分及配制策略26-29

2.2 试样的预处理29-31

2.3 粉体的预处理31

2.4 施镀31

2.5 镀后热处理工艺31-32

2.3 镀层的性能测试32-33

2.3.1 镀层形貌观察与浅析32

2.3.2 镀层厚度测试32

2.3.3 镀层显微硬度测试32-33

2.3.4 镀层组织结构的检测33

2.3.5 镀层耐磨性能测试33

2.4 本章小结33-34

第3章 实验结果与浅析34-78

3.1 化学镀Ni-P合金34-43

3.

1.1 化学镀Ni-P合金工艺确定34-37

3.

1.2 镀层形貌观察与浅析37-39

3.

1.3 镀层的生长机理39-41

3.

1.4 显微硬度的测试41-42

3.

1.5 镀层组织结构浅析42-43

3.2 化学复合镀Ni-P-Si3-52
3.

2.1 化学复合镀Ni-P-SiC工艺确定43-46

3.

2.2论文导读：

镀层形貌观察与浅析46-48
3.

2.3 镀层的生长机理48-51

3.

2.4 显微硬度的测试51

3.

2.5 镀层组织结构浅析51-52

3.3 化学复合镀Ni-P-SiC-Al_2O_352-59

3.1 化学复合镀Ni-P-SiC-Al_2O_3工艺确定52-54

3.2 镀层形貌观察与浅析54-57

3.3 镀层的生长机理57

3.4 显微硬度的测试57-58

3.5 镀层组织结构浅析58-59

3.4 化学复合镀Ni-P-SiC-Al_2O_3-PTFE59-73

3.4.1 化学复合镀Ni-P-SiC-Al_2O_3-PTFE工艺确定59-61

3.4.2 镀层形貌观察与浅析61-63

3.4.3 镀层的生长机理63-64

3.4.4 显微硬度的测试64-65

3.4.5 镀层组织结构浅析65-66

3.4.6 镀层摩擦磨损性能的检测与浅析66-73

3.5 纳米颗粒复合镀的机理浅析73-75

3.6 本章小结75-78

第4章 结论78-80
参考文献80-84
致谢84