电沉积二维纳米材料/镍基复合涂层及其摩擦与防腐性能研究

发布时间：2021-01-24 19:51

　　金属零部件服役过程中不可避免地发生磨损与腐蚀,导致国民经济的巨大损失,在金属零部件表面沉积耐磨与防腐涂层可有效提高其性能和延长其使用寿命。镍基复合涂层制备过程环保,性能优异且具有取代六价铬的潜力,其研究和应用受到广泛的关注。在本研究中,我们引入处于前沿研究且性能优异的二维纳米材料,通过脉冲电沉积技术在金属表面沉积二维纳米材料/镍基复合涂层。系统研究了不同/多种二维纳米材料的引入对镍基复合涂层的微观形貌、组织结构、摩擦磨损和耐腐蚀性能的影响及其影响机理。论文的主要研究内容如下:1.向以钴镍磷（Co-Ni-P）为主盐的电镀液中加入氧化石墨烯（GO）,通过单脉冲电沉积技术成功制备了非晶结构的Co-Ni-P/GO复合涂层。系统研究GO的加入对Co-Ni-P/GO复合涂层的微观形貌、组织结构和性能的影响。研究结果表明,GO的加入使得形貌由平整变得粗糙,GO作为增强相均匀分布在复合涂层中,显著提高了复合镀层的硬度、抗磨减摩和耐腐蚀性能。2.通过添加表面活性剂并施加超声搅拌,将二硫化钨（WS2）稳定的分散在以钴镍（Co-Ni）为主盐的镀液中,采用单脉冲电沉积技术获得Co-Ni/WS2复合镀层。系统研... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

单脉冲电沉积矩形波形图

第一章绪论5脉冲电沉积与直流电沉积相比，更容易得到纳米晶镀层。脉冲电沉积可通过控制波形、频率、通断比及平均电流密度等参数，从而可以获得具有特殊性能的纳米镀层。图1-1和图1-2为单脉冲和双脉冲电沉积的矩形波形图：图1-1单脉冲电沉积矩形波形图Fig1-1rectangularwaveformsofmonopulseelectrodeposition图1-2双脉冲电沉积矩形波形图Fig1-2rectangularwaveformofdoublepulseelectrodeposition单脉冲电沉积指脉冲波形为单一正向的电镀，包括正弦波、方波和多波组合型电镀。这几种波形中，由于方波易于控制、成本低的特点，在实际应用中比较广泛。双脉冲电沉积是在单脉冲电沉积的基础上，引入一个反向的电流波形组成的，又称为周期换向脉冲电沉积，其中，双脉冲电沉积有两种常用的电流，一种是正反向电流单峰交替，另一种是正反向电流多峰交替。脉冲复合电沉积的总沉积时间T是由导通时间Ton和关断时间Toff组成，各参数之间存在一定的关系，脉冲周期T=Ton+Toff，脉冲频率f=1/T，平均电流密度Im=（Ip*Ton）/T，峰值电流密度为Ip=Im/V，V=（Ton+Toff）/100%，式中：

第一章绪论7层并研究了其硬度与耐磨性和耐磨机理的关系，研究发现，随着镀层硬度的升高，镀层的耐磨性能得到了改善，这是因为镀层硬度升高，相应的塑性变形能力也增大，导致了耐磨性能的提升[26]。谢宇玲等人研究了不同钴含量的情况下对纳米晶镍钴镀层的耐磨性能和耐腐蚀性能的变化，研究发现，随着镀层中钴含量的升高，复合镀层的耐磨性能和耐腐蚀性能均先增加而后降低[27]。因此，在这些研究者的基础上，具备更加优异性能的金属镀层被研究者们发现，纳米颗粒增强型金属复合镀层出现在研究者们眼前，将纳米颗粒的优异性能引入到金属镀层中，能够进一步提高金属镀层的各项性能，其中，二维材料作为纳米颗粒型增强相，因为其厚度上具有减小到极限的原子层厚度，在其他两个维度却具有较大的尺寸，这样的特性受到了广泛的关注。二维材料的研究历史时间较短，最早最典型的通过实验验证的二维材料是石墨烯，2004年，AndreGeim和.S.Novoselov用机械剥离的方式从石墨中剥离出了石墨烯，该成果发表在Science杂志上，该发明引起了全世界的轰动，此后，科研界掀起了对石墨烯、类石墨烯等二维材料的研究热潮。石墨烯是一种二维纳米碳材料，作为最早通过实验验证得到的二维材料，由于其具有优异的耐腐蚀性能、优良的机械性能、高热导率，并且形态多样的特点，近年来在力学、摩擦学、电化学、光学等领域都得到了广泛的研究，是当前研究的热点材料之一。石墨烯中的碳原子通过sp2轨道杂交连接起来，组成六角型的一种呈蜂窝状的碳纳米材料。富勒烯、碳纳米管、石墨的基本组成单元都是石墨烯，构造示意图如图1-3所示：图1-3石墨烯构成零、一和三维碳材料的示意图Fig1-3aschematicdiagramofgrapheneasazero-oneandthree-dimensionalcarbonmaterial


本文编号：2997834