可控摩擦辅助喷射电沉积薄膜制备技术研究

发布时间：2018-03-30 06:12

  本文选题：喷射电沉积　切入点：流场仿真　出处：《南京航空航天大学》2017年硕士论文

【摘要】：在零件表面制备功能性或装饰性膜层是保证零件使用稳定性,延长其寿命或满足某些特殊外观要求的常用方法。钕铁硼材料因其优异的磁性能在多个行业均有重要用途,常采用镀层防护法来保证相关零件的稳定性及寿命。随着工业的发展,人们对膜层制备的效率和质量提出了更高要求。为此,本文提出可控摩擦辅助喷射电沉积技术,可实现高质量膜层的高效制备。本文的主要研究工作如下:(1)提出可控摩擦辅助喷射电沉积技术并进行可行性探究。针对传统柔性摩擦无法在大电流密度下制备高质量膜层的问题,提出可控摩擦技术。该技术的关键是设计能提供可控摩擦作用的喷嘴。本文利用Fluent软件对喷射电沉积的流场进行数值模拟,得到喷嘴型腔对流场分布的影响,同时对平面摩擦喷嘴进行了初步设计及验证。(2)完成可控摩擦技术关键零部件的设计。本文创新性提出滚压喷嘴设计方案,将传统浮动摩擦改为棒状摩擦悬挂在喷嘴上,并在摩擦装置中安装弹簧以持续控制摩擦棒对工件表面的压力,使该喷嘴不仅具有阻氢除瘤、均化电场分布的作用,还能通过受控挤压方式保证极端条件下镀层的质量。(3)研究可控摩擦辅助喷射电沉积改善镀层表面质量、提高沉积效率的机理。用单因素试验法在石墨基底上制备镍镀层,确定最佳滚压参数为:滚压力5.2N,阴极扫描速度860mm/min。可控摩擦技术能有效细化晶粒、增强阴极表面电镀液的搅拌更新,因此在最佳条件下,该技术能达到的极限电流密度为200A/dm2,是常规喷射电沉积的1.54倍,是浮动摩擦加工方式的1.43倍,大幅提升了沉积效率。(4)研究可控摩擦技术改善镀层与基体间结合强度的机理。用正交试验法在钕铁硼基底上制备镍镀层,得到最佳工艺条件为:滚压力3.1N;沉积时间10min;电镀液温度50℃。该技术能有效改善沉积过程中晶粒的生长状态,缓解镀层内应力并增强膜基界面间的“铆定”作用。对比试验表明:可控摩擦技术使膜基结合力变为原来的1.6倍。
[Abstract]:This paper presents a controlled friction - assisted jet electrodeposition technique to improve the stability and service life of the coating . The key of this paper is to design the controllable friction - assisted jet electrodeposition technique to improve the stability and life of the coating .

【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ153

【参考文献】

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本文编号：1684676