镁合金化学复合镀Ni-P-纳米金刚石镀层的研究

发布时间：2017-09-06 09:35

  本文关键词：镁合金化学复合镀Ni-P-纳米金刚石镀层的研究

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【摘要】：近年来,随着纳米技术的日益成熟,纳米颗粒化学复合镀得到了国内外研究者的广泛关注。利用炮轰法制得的纳米金刚石,粒度通常在20nm以细,纳米金刚石不仅具备纳米材料独特的物理、化学性能同时兼具金刚石高硬度,强耐磨性特性,如果能将纳米金刚石均匀沉积在镀层中将极大影响化学镀层表面特性和物理性能,拓展镁合金应用范围。本文使用成熟稳定的高温酸性偏中性镁合金化学镀Ni-P配方,可得到中低磷含量镀层,研究了实验主要工艺参数pH值、温度、还原剂浓度对化学镀Ni-P镀层表面组织形貌和机械性能的影响。选出一组优良镁合金化学镀Ni-P工艺参数。结果表明:pH值、温度、还原剂浓度对Ni-P镀层硬度影响因子不同,其中还原剂浓度对镀层硬度影响最大,pH值次之,温度最小。因在高温下所得镀层性能较好,所以将镀液温度控制在14℃范围内,在此范围内,温度对镀层硬度影响最小。在一定范围内,镀层硬度随着pH值和还原剂浓度先增加后减小。正交优化后的Ni-P镀液参数为:pH值为6,温度(85±2)℃,还原剂浓度为20g/L。分析不同温度热处理下对Ni-P镀层表面形貌的影响,结果表明,当热处理温度为350℃时,镀层形貌平整、光滑、均匀、致密,镀层显微硬度最高。在Ni-P镀液中加入不同的纳米金刚石浓度。通过对复合镀层显微硬度检测及表面组织形貌的研究,分析不同纳米金刚石浓度和不同搅拌速度对复合镀层机械性能及微观组织形貌的影响;对复合镀层进行350℃热处理,分析复合镀层组织结构及机械性能的变化;对比纳米金刚石加入前后镀层的摩擦系数变化,检测了复合镀层的耐磨擦性能;通过查看镀层腐蚀斑点数目,检测复合镀层的耐腐蚀性能。并采用能谱分析、扫描电镜、X射线衍射等检测手段对纳米复合镀层的表面形貌、显微硬度、耐磨性、结合强度等各项性能进行分析并寻求最佳工艺。结果表明:随着纳米金刚石浓度的增加,复合镀层形貌越好,当加入的纳米金刚石过少或过多,都会影响复合镀层性能,经研究分析发现:当镀液中含6g/L纳米金刚石时,镀液中各个化学镀量达到相对平衡的状态,致使所得复合镀层细密、性能良好;搅拌速度直接影响基体表面纳米颗粒的吸附,当搅拌速度达到200r/min时,复合镀层质量最好,继续增加搅拌速度,纳米颗粒产生聚集;纳米金刚石的加入致使镀层摩擦系数降低且稳定;相比化学镀Ni-P镀层,Ni-P-纳米金刚石复合镀层腐蚀斑点数较少,耐蚀性增强。复合镀层在高温热处理(300℃以上)过程中,镀层结构由非晶态变为结晶态,硬度明显提高,若继续升高温度,做为强化相的Ni3P相和Ni相继续长大,晶粒粗大后导致镀层硬度下降,影响镀层机械性能。
【关键词】：镁合金 化学复合镀 纳米金刚石 Ni-P镀层 复合镀层 组织性能
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 化学镀Ni-P技术概况12-16
• 1.2.1 化学镀Ni-P机理12-14
• 1.2.2 化学镀Ni-P镀液组成14-16
• 1.3 纳米复合镀技术研究现状16-21
• 1.3.1 Ni-P纳米颗粒化学复合镀研究现状17-19
• 1.3.2 镁合金纳米颗粒复合镀研究现状19-21
• 1.4 本课题研究的主要内容、目的及意义21-23
• 第2章 镁合金化学镀工艺、材料及仪器23-29
• 2.1 化学镀工艺流程图23
• 2.2 实验过程23-26
• 2.2.1 基体预处理23-24
• 2.2.2 化学镀过程24
• 2.2.3 镀层检测24-26
• 2.3 镁合金化学镀实验材料26-27
• 2.4 实验仪器27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 镁合金化学镀Ni-P工艺参数的选定及性能研究29-43
• 3.1 化学镀Ni-P正交实验方案29-32
• 3.2 还原剂浓度对Ni-P镀层的影响32-37
• 3.2.1 还原剂浓度对Ni-P镀层硬度的影响32-33
• 3.2.2 还原剂浓度对Ni-P镀层组织形貌的影响33-34
• 3.2.3 还原剂浓度对Ni-P镀层成分及磨损量的影响34-37
• 3.3 pH值对Ni-P镀层的影响37-39
• 3.3.1 pH值对Ni-P镀层硬度的影响37
• 3.3.2 pH值对Ni-P镀层组织形貌的影响37-39
• 3.4 优化工艺参数后Ni-P镀层组织与性能39-40
• 3.4.1 优化工艺参数后Ni-P镀层扫描电镜图39
• 3.4.2 优化工艺参数后镀层结合力39-40
• 3.4.3 优化工艺参数后镀层耐色变性测试40
• 3.5 热处理对镁合金Ni-P镀层表面形貌的影响40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 镁合金Ni-P-纳米金刚石复合镀层组织和性能的研究43-53
• 4.1 镁合金Ni-P-纳米金刚石化学复合镀沉积机理43
• 4.2 镁合金化学复合镀层硬度和微观组织的影响43-47
• 4.2.1 加入不同纳米金刚石浓度对镀层形貌组织的影响45-46
• 4.2.2 搅拌速度对复合镀层微观形貌组织的影响46-47
• 4.3 热处理对镁合金Ni-P-纳米金刚石复合镀层的影响47-49
• 4.3.1 热处理对镁合金Ni-P-纳米金刚石复合镀层表面形貌的影响47
• 4.3.2 复合镀层热处理前后微观组织结构的变化47-48
• 4.3.3 复合镀层的能谱分析48-49
• 4.4 纳米金刚石加入前后镀层摩擦系数的变化49-50
• 4.5 纳米金刚石的加入对镀层耐腐蚀性能的影响50-51
• 4.6 本章小结51-53
• 第5章 结论53-55
• 参考文献55-61
• 致谢61-63
• 个人简介63

【参考文献】

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本文编号：802355