超声辅助喷射电沉积Ni-TiN纳米复合镀层的制备及表征

发布时间：2020-09-26 17:25

　　 Ni-TiN纳米复合镀层具有较好的耐磨性、耐腐蚀性、抗高温氧化等性能已逐渐应用于各个工业领域,然而,常规制备方法Ni-TiN纳米复合镀层沉积速率较慢且晶粒较为粗大,严重影响纳米镀层的综合性能。为此,本文采用超声辅助喷射电沉积方法制备沉积速率块且性能更加优异的Ni-TiN纳米复合镀层。本文主要研究了镀液中硫酸镍浓度,喷射速度,电流密度,镀液温度,pH值及超声波功率等工艺参数对Ni-TiN纳米复合镀层的沉积行为,阴极极化行为以及结构和性能影响,并确定制备Ni-TiN纳米复合镀层的最佳工艺参数。研究结果表明:当硫酸镍浓度320 g/l,喷射速度4 m/s,镀液温度50℃,电流密度10 A/dm~2,pH值4,超声波功率150 W时,镀层沉积速率较高。通过观察在超声波功率100W和150W条件下所制备的Ni-TiN纳米复合镀层表面形貌发现,150W条件下制备的Ni-TiN纳米复合镀层表面较为平整,颗粒较小。经XRD分析,150W条件下的(111)晶面略有增强,同时也证明了镀层中Ni、TiN两相的存在。与超声波功率100 W相比,当超声波功率为150 W时,所制备出的Ni-TiN纳米复合镀层随着磨损时间的增加,磨损量的增速较小,说明在150W条件下制备的镀层具有更优秀的耐磨性能。镀层试样经20 d腐蚀试验以后,在超声波功率150 W功率下制备的Ni-TiN纳米镀层较为平整、紧密,且从局部放大图来看,TiN粒子较多,分布较为均匀,无明显裂纹。随着腐蚀周期增加,未施加超声波制备Ni-TiN纳米镀层腐蚀失重量增速最快,而在超声波功率150 W条件下制备的Ni-TiN纳米镀层腐蚀失重量增速最小。通过塔菲尔曲线分析可知,与超声波功率100 W相比,超声波功率150 W条件下制备出的Ni-TiN纳米镀层腐蚀电位正移了70 mV,自腐蚀电流密度达到4.405×10~-55 A/cm~2,通过电化学阻抗谱的比较,后者电荷传递电阻Rct高达5528Ω·cm~2,远高于前者,说明在150W条件下所制备出的Ni-TiN纳米镀层耐腐蚀性能更好。通过建立AR模型对Ni-TiN纳米复合镀层的显微硬度变化趋势进行预测时发现,预测值与试验值相差不大,预测精度达到了98.17%,故证明了AR模型的可靠性。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG174.4
【部分图文】：

流程图,试验工艺,流程图,镀前处理

因此工艺过程与电沉积相类似，故制备 Ni-TiN 纳米复合镀层工艺过程如图2.2 所示。图 2.2 试验工艺流程图2.4 镀前预处理基体的镀前处理是制备纳米复合镀层中的重要步骤之一，而且对于超声辅助喷射电沉积纳米复合镀层而言，镀前处理则显得更为重要。这是因为在镀层制备过程中，镀液是由喷嘴喷镀到试件表面，镀液中的 Ni2+需要在阴极表面进行还原，若试件表面存在油污等杂质，将严重影响 Ni2+的还原过程，因此超声辅助喷射电沉积需要获得比常规电沉积更清洁的试件表面。对试件基体的镀前处理应为除锈、机械打磨、抛光、化学除油，酸洗活化。试件基体需要依次用 200 #，400 #，600 #，800 #，1000 #

硫酸镍浓度,纳米复合镀层,沉积速率

电流密度、喷射速度、pH 值以及镀液温度等参数对 Ni-T性能影响。通过控制工艺参数，改变晶体形核方式，进而。因此，本章首先对超声辅助喷射电沉积 Ni-TiN 纳米复为进行研究。浓度对合金镀层沉积速率的影响现，硫酸镍浓度会对电流效率产生一定影响，硫酸镍浓度加，金属沉积速率增加，导致电解质分散能力下降，镀层镍浓度较低时，电解质分散能力增加，但电流效率下降，此硫酸镍浓度要控制在一个合理的范围内。中的主盐为硫酸镍，通过单因素试验确定硫酸镍浓度对积速率的影响。研究过程中，保持各项喷射沉积工艺参数喷射速度 4 m/s，电流密度 10 A/dm2，超声波功率 150W对超声辅助喷射电沉积Ni-TiN纳米复合镀层沉积速率的

纳米复合镀层,喷射速度,沉积速率,复合量

东北石油大学硕士学位论文镀层的沉积速率并非越快越好，因此我们为了保证纳米复调节镀液中的主盐浓度，以此来调节镀层沉积速率。度对Ni-TiN纳米复合镀层沉积速率及TiN粒酸镍浓度 320 g/l、镀液温度 50℃，电流密度 10A/dm2，值 4 等条件不变，单独改变镀液喷射速度对 Ni-TiN 纳米iN 粒子复合量影响如图 3.2 所示。

【参考文献】