Ni-Fe-PTFE复合涂层的制备及性能研究

发布时间：2017-10-20 19:48

  本文关键词：Ni-Fe-PTFE复合涂层的制备及性能研究

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【摘要】：镍铁合金涂层凭借其良好的耐蚀性、耐磨性及可焊性,近些年已被广泛应用于化工、计算机、纺织、航空、汽车等领域。然而,镍铁合金涂层摩擦系数较大,大大限制了在机械类产品上的应用。聚四氟乙烯是由四氟乙烯单体聚合而成,性能稳定,除了具有良好的耐化学腐蚀性能外,还具有很好的耐热、耐寒以及非常小的摩擦系数。为了进一步改善Ni-Fe涂层的性能,在保持原有良好性能的基础上,减小摩擦系数。本文通过在Ni-Fe基两种基质金属中添加纳米级PTFE颗粒制备复合涂层。试通过这种方法,制备出具有良好综合性能的复合材料。本文使用电沉积技术,在多组不同实验参数下,设计实验方案完成了Ni-Fe、Ni-Fe-PTFE两种涂层的制备。并对不同条件下制备的涂层进行电化学工作站耐蚀性研究、场发射表面形貌及组成元素分析、摩擦磨损试验、显微硬度测试、能谱分析等。研究镀液温度、阴极电流密度、搅拌方式、PH值、PTFE颗粒的加入量对涂层性能的影响。性能分析表明:Ni-Fe-PTFE复合涂层较Ni-Fe涂层表面均匀、光亮、平整,组织均匀致密;复合涂层的摩擦系数大大减小,仅为镍铁涂层的65%左右;但由于PTFE质软,进入到涂层中后,使复合涂层较镍铁涂层硬度小,同时磨损量有所增加;采用电化学实验对复合涂层的耐蚀性进行探究,测得两种涂层的阻抗分别为482??cm和17202??cm,加入PTFE的复合涂层阻抗值相对于Ni-Fe合金涂层提高了约30倍,说明Ni-Fe-PTFE复合涂层在3.5%NaCl溶液中有着良好的耐腐蚀性能。不同参数下的涂层性能说明:PTFE添加量是影响Ni-Fe-PTFE复合涂层性能最主要的因素;搅拌方法及搅拌速度直接影响PTFE在镀液中的分散度;在一定范围内,镀液温度,电流密度及镀液PH值对涂层影响较明显。综合复合涂层表面形貌、力学性能及耐蚀性等,得出复合涂层理想电镀工艺:PTFE添加量为9g/L、电流密度为4.0A/dm2、温度为50.0℃、PH=4、搅拌方式为:机械+超声波搅拌、机械搅拌速度为150r/min、超声波搅拌频率为60Hz/min。
【关键词】：电沉积 聚四氟乙烯 Ni-Fe-PTFE复合涂层 耐腐蚀 摩擦系数 工艺
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 电沉积复合涂层的概述8-11
• 1.1.1 电沉积复合涂层的发展8
• 1.1.2 电沉积复合涂层的制备8-10
• 1.1.3 电沉积复合涂层的影响因素10-11
• 1.2 电沉积镍铁合金概述11-13
• 1.2.1 电沉积镍铁合金技术11-12
• 1.2.2 电沉积镍铁合金性质12-13
• 1.2.3 电沉积镍铁合金应用13
• 1.3 聚四氟乙烯（PTFE）概述13-17
• 1.3.1 聚四氟乙烯（PTFE）的结构和特点13-14
• 1.3.2 聚四氟乙烯（PTFE）的性质14-15
• 1.3.3 聚四氟乙烯（PTFE）的应用15-17
• 1.4 本课题的研究意义和内容17-19
• 1.4.1 本课题的研究意义17-18
• 1.4.2 本课题的研究内容18-19
• 第二章 实验方法及过程19-34
• 2.1 电沉积技术19-24
• 2.1.1 电沉积基本原理19-20
• 2.1.2 镀液中各成分的作用20-22
• 2.1.3 涂层的形成22
• 2.1.4 主要工艺参数22-24
• 2.2 制备方法及工艺24-29
• 2.2.1 实验设备24
• 2.2.2 镀液配方研制24-25
• 2.2.3 镀液配制25-27
• 2.2.4 镀前预处理27-28
• 2.2.5 复合涂层制备28-29
• 2.3 PTFE微粒的分散29-30
• 2.3.1 微粒在镀液中的性质29
• 2.3.2 分散方法的选择29-30
• 2.3.3 分散效果的评价30
• 2.4 实验检测30-34
• 2.4.1 实验仪器30-31
• 2.4.2 复合涂层性能表征31-34
• 第三章 Ni-Fe-PTFE复合涂层实验工艺研究34-52
• 3.1 PTFE微粒在镀液中的分散34-36
• 3.1.1 搅拌对PTFE分散均匀性的影响34-35
• 3.1.2 搅拌方式对PTFE分散稳定性的影响35-36
• 3.2 复合电镀影响因素的分析36-51
• 3.2.1 阴极电流密度对电沉积的影晌36-38
• 3.2.2 镀液温度对电沉积的影响38-41
• 3.2.3 镀液PH值对电沉积的影响41-43
• 3.2.4 搅拌对电沉积的影响43-47
• 3.2.5 PTFE加入量对电沉积的影响47-51
• 3.3 小结51-52
• 第四章 Ni-Fe-PTFE复合涂层组织及性能表征52-65
• 4.1 涂层的光亮度52
• 4.2 涂层元素组成(EDS)52-54
• 4.3 涂层X射线衍射分析(XRD)54-55
• 4.4 涂层的表面形貌55-57
• 4.5 涂层的显微硬度57-59
• 4.6 涂层耐磨性研究59-60
• 4.7 涂层减摩性研究60-62
• 4.8 涂层腐蚀电化学行为62-65
• 4.8.1 Tafel曲线62-63
• 4.8.2 阻抗谱分析（EIS）63-65
• 第五章 结论65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 作者简介71
• 攻读硕士学位期间研究成果71

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本文编号：1069012