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铝—碳纳米管复合镀层的制备与性能研究

发布时间:2018-03-26 05:22

  本文选题: 切入点:碳纳米管 出处:《广东工业大学》2015年硕士论文


【摘要】:铝镀层是一种具有良好防护性能的镀层,铝镀层表面迅速氧化,可形成较厚的、致密的、结合力强的保护性氧化膜。铝及铝合金镀层已应用于电子、航空工业和汽车等行业。随着科学技术的发展,人们对铝镀层的性能提出了更高的要求。将纳米微粒引入金属镀层中赋予金属镀层以纳米粒子独特的物理及化学性能,使得纳米复合镀层表现出很多优异的性能。在铝镀层中加入碳纳米管微粒,可以使镀层中铝晶粒细化,不仅能提高镀层的致密性,还能提高镀层的耐蚀性,因此铝的纳米复合镀层具有较好的应用前景。本文在铝电镀研究的基础上,加入碳纳米管微粒,在有机镀液中制备铝-碳纳米管复合镀层。研究结果与结论如下:(1)研究了电流密度、时间、温度和搅拌速率对铝-碳纳米管复合镀层性能的影响,得到了适宜的工艺条件。(2)通过单因素实验,考察了氢化锂铝、氯化铝、碳纳米管、柠檬酸钠、十六烷基三甲基溴化铵对铝-碳纳米管复合电沉积的影响。通过正交优化实验,得到了最佳镀液配方。在最佳工艺条件和镀液配方下,所得的铝-碳纳米管复合镀层的平均厚度为29.04μm,硬度是125.31 HV。铝-碳纳米管复合镀层的硬度明显大于纯铝镀层。(3)通过SEM对复合镀层表面形貌进行检测发现,铝与碳纳米管实现了共沉积,与纯铝镀层相比,铝-碳纳米管复合镀层表面很粗糙,碳纳米管均匀镶嵌于镀层中。利用EDS能谱对铝-碳纳米管复合镀层进行成分分析,结果表面,复合镀层主要由C、Al、O三种元素组成,且C元素的含量约为5%。说明铝与碳纳米管是共沉积到铜基体上面的。镀层的XRD结果表明,复合镀层的峰比纯铝镀层宽,说明复合镀层的晶粒尺寸比纯铝镀层小。采用划痕试验、弯曲试验、加热(骤冷)试验三种方法评价其结合力。结果显示在三种试验条件下为复合镀层均没有出现起皮、脱落现象,表明复合镀层的结合力良好。(4)通过镀层在不同腐蚀介质中的Tafel曲线可知,铝-碳纳米管复合镀层在中性和酸洗介质中的耐腐蚀性能都比纯铝镀层好,而在碱性介质中,其耐腐蚀性能不如纯铝镀层。
[Abstract]:Aluminum coating is a kind of coating with good protective performance. The surface of aluminum coating is oxidized rapidly, which can form a thick, dense, strong adhesion protective oxide film. Aluminum and aluminum alloy coatings have been used in electronics, With the development of science and technology, higher requirements have been put forward for the properties of aluminum coatings. Nanocrystalline particles are introduced into metal coatings to give metal coatings with unique physical and chemical properties. The nano-composite coating shows many excellent properties. Adding carbon nanotube particles to the aluminum coating can refine the aluminum grains in the coating, not only improve the density of the coating, but also improve the corrosion resistance of the coating. In this paper, carbon nanotube particles were added on the basis of aluminum electroplating. The effects of current density, time, temperature and stirring rate on the properties of Al-C nanotube composite coating were studied. The effects of lithium aluminum hydride, aluminum chloride, carbon nanotubes, sodium citrate and cetyltrimethylammonium bromide on the electrodeposition of aluminum-carbon nanotubes were investigated by single factor experiments. The optimum bath formulation was obtained. Under the optimum process conditions and bath formula, The average thickness of the aluminum-carbon nanotube composite coating is 29.04 渭 m, and the hardness is 125.31 HV. The hardness of the aluminum-carbon nanotube composite coating is obviously higher than that of pure aluminum coating. Aluminum and carbon nanotubes are codeposited. Compared with pure aluminum coating, the surface of Al-carbon nanotube composite coating is very rough, and carbon nanotubes are uniformly embedded in the coating. The composition of aluminum-carbon nanotube composite coating is analyzed by EDS spectroscopy. The results showed that the composite coating was mainly composed of three elements, Con Alo, and the content of C element was about 5. The results showed that aluminum and carbon nanotubes co-deposited on copper substrate. The XRD results of the coating showed that the peak of the composite coating was wider than that of pure aluminum coating. The results show that the grain size of composite coating is smaller than that of pure aluminum coating. The adhesion of composite coating is evaluated by scratch test, bending test and heating (quenching) test. The results show that there is no peeling in the composite coating under the three test conditions. Through the Tafel curves of the coating in different corrosive media, the corrosion resistance of Al-C nanotube composite coating in neutral and pickling medium is better than that of pure aluminum coating. In alkaline medium, the corrosion resistance of aluminum coating is not as good as that of pure aluminum coating.
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ153

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