喷射电沉积镍基纳米复合镀层试验研究

发布时间：2019-08-24 12:28

【摘要】：纳米复合镀层相比于一般镀层而言,在耐腐蚀性、耐磨性、自润滑性、显微硬度等方面具有更加优良的性能,被普遍应用于零部件表面改性、部件防护等方面;喷射电沉积相比于普通电沉积而言,具有更高的沉积效率,更稳定、更优质的镀层质量,通过合理的参数控制,可制备不同结构的镀层。本文在自行设计搭建的试验机床上,开展了喷射电沉积镍基纳米复合镀层的基础试验研究,并对镀层的各项性能进行了较为详细的分析,主要研究内容如下:(1)金属材料的腐蚀机理分析与复合镀层的防腐机理分析。金属发生腐蚀需要空气和电解质两项条件同时具备,单质金属的腐蚀从表面开始,而复合材料由于不同材料之间存在电势差,在电解质的作用下会形成电解池,故会发生晶间腐蚀。(2)实验装置的设计与搭建,控制系统程序的编写。针对实验需求,提出了模块化设计方案,设计了喷射电沉积机床;针对试验不同参数的需要,编写了控制程序,搭建了带有LCD显示屏的控制盒,方便对实验过程的观察与控制。(3)纳米多层膜结构复合镀层的试验研究。针对烧结钕铁硼磁体材料本身易腐蚀失效的问题,采用喷射电沉积技术,高速高效制备出光亮镍、暗镍、多层镍三种结构形式的沉积层。对镀层各项性能的测试表明,多层镍结构形式的镀层抗腐蚀性能远远高于单层镍,并且表面质量相对于暗镍有明显的改善,兼有亮镍与暗镍的优点,能更好的保护钕铁硼材料。(4)为进一步提高纳米复合镀层的表面质量及性能指标,在喷射电沉积基础上引入在线陶瓷棒滚压摩擦的方法制备Ni-SiO_2复合镀层。通过改变镀液中纳米SiO_2粒子的含量以及是否采用陶瓷棒进行滚压摩擦作用,考察不同浓度的SiO_2及摩擦对镀层的表面形貌、显微硬度及耐蚀性的影响,并用FESEM、XRD、显微硬度计对镀层进行了表征分析,结果表明:陶瓷棒辅助滚压摩擦不仅提高了镀层的显微硬度,还改善了其表面质量;Ni-SiO_2纳米复合镀层的显微硬度与耐蚀性较纯镍镀层都得到了一定提高。
【图文】：

纳米多层膜,结构示意图,多层膜

图 1.1 纳米多层膜结构示意图构形式的镀层，子层的厚度在纳米级，故子层与子层之间寸效应”[5]，所以拥有特殊的力学、化学、光学等性能。在动性不同，同种金属不同结构形式活动性也不同，所以层与性较强的金属材料作为阳极，较弱的作为阴极，从而牺牲镀层的防腐蚀性能。外研究的比较多的是采用纳米多层膜结构，进一步增强镀层多层膜，Ni/Fe 多层膜，Ni/Al 多层膜等。镀层的性能力学性能主要为：强度、硬度、韧性、塑性、耐磨性等，复合特征、形变机理，可以加快推动新材料的研发以满足当前的纳米粒子复合镀层还是多层膜复合镀层，都具有更加优良者探究复合镀层的形成机理。

复合镀层

一方面不影响其导电性，另一方面还可以减小摩擦力与摩擦损耗；400℃以上高温环境下运行的动摩擦部件（图1.2 c 所示），普通润滑剂在这种环境下会氧化燃烧，达不到润滑的目的，使用基质金属与固体润滑剂共同沉积得到的复合镀层本身就有自润滑特性，性能稳定且环保，受到越来越多人的重视；工作在环境较为恶劣情况下的齿轮，发生锈蚀（图 1.2 d 所示），耐蚀性复合镀层则能对其起到一定的保护作用。（a）海上风机（b）高铁受电弓(c)磨损的曲轴（d）锈蚀的齿轮图 1.2 复合镀层的应用复合镀层的运用还具有重大的经济意义，特别是能可靠地减少摩擦部件的磨损量，，有效的延长了零部件的使用寿命。早在 1966 年，英国公布的一份报告指出，如果能有效的提高
【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】：TG174.4

【参考文献】