代硬铬Ni-B镀层耐磨损和耐腐蚀研究

发布时间：2017-08-05 20:07

  本文关键词：代硬铬Ni-B镀层耐磨损和耐腐蚀研究

  更多相关文章： Ni-B 电沉积 耐腐蚀 代硬铬 摩擦磨损 硬模比

【摘要】：本文通过在普通的镀Ni电镀液中加入二甲胺硼烷硼源(DMAB),采用电沉积技术在纯铜片的表面制备了Ni-B合金防护镀层。研究了不同的热处理温度对镀层组织结构及性能的影响,评价了不同的热处理温度后的镀层的显微结构,力学性能。在3.5%Na Cl溶液中的电化学耐腐性能以及在油摩擦润滑介质条件下的摩擦学性能。用六价铬电镀液制备出硬铬耐磨镀层作为对比样。使用真空退火炉在200℃到400℃的不同温度下对Ni-B合金镀层进行热处理。晶体结构和表面形貌分别用XRD,SEM和TEM依次表征分析。镀层的机械性能和摩擦性能用显微硬度计,划痕仪和摩擦机依次测试。镀层的磨损机理通过磨损率结合SEM来观察磨痕表面形貌来分析。纳米压痕硬度和弹性模量用纳米压痕仪来精确测量。研究结果表明所制备的镀态Ni-B合金防护镀层具有均匀纳米晶结构。镀层平均厚度为45微米左右,镀层表面光滑平整,镀态显微硬度在700~800Hv左右。镀层显微硬度随热处理温度的升高镀层硬度先增加,温度高于350℃后减少。XRD和TEM表征分析表明,镀态镀层的相结构主要由纳米晶的Ni-B固溶体组成。镀层随热处理的温度的升高,有Ni3B颗粒的析出,晶粒会粗化。镀层硬度会由于细晶强化和弥散强化机理的共同作用出现先增加后减少的现象。镀层与基体的结合强度随热处理温度升高而增强。经过300℃热处理保温20min后镀层显微硬度可达到980 Hv,耐磨性提高表现为磨损率显著降低。Ni-B镀层的油摩擦性能比纯Ni镀层、Ni-Fe合金镀层都有很大的改善。划痕测试结果表明镀态与热处理过后的Ni-B镀层与基体都有良好的结合强度。摩擦实验表明在油润滑的不同滑动条件下300℃-热处理Ni-B镀层的磨损率最小耐磨性能最好,而且磨损率小于硬铬镀层。优异的耐磨性能归功于镀层高的硬模比(H/E).考察Ni-B镀层结构,表面形貌及热处理温度对耐蚀性的影响并与纯镍镀层对比,利用modulab电化学工作站测定其极化曲线和电化学阻抗谱,对其耐腐蚀性进行分析.对试样进行盐雾腐蚀试验,用SEM观察腐蚀试样的表面形貌并通过EDS分析腐蚀前后镀层表面化学元素的变化。结果表明:在3.5%Na Cl溶液电化学测试和5%Na Cl溶液盐雾实验中Ni-B镀层具有较好的耐蚀性;热处理影响镀层的耐蚀性,经过热处理镀层耐蚀性有所改善,Ni-B镀层经300℃热处理后,耐蚀性能处于最好状态,热处理温度达到400℃时,耐蚀性能较300℃降低,但仍优于镀态Ni-B镀层。
【关键词】：Ni-B 电沉积 耐腐蚀 代硬铬 摩擦磨损 硬模比
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.1.1 替代有毒镀铬工艺的必要性9
• 1.1.2 代铬镀层及工艺研究9-10
• 1.2 代硬铬合金电镀层的研究进展10-12
• 1.3 Ni-B合金与Ni-B基复合镀层的研究现状12-13
• 1.4 电沉积制备纳米晶镀层的方法13-15
• 1.4.1 直流电沉积14
• 1.4.2 脉冲电沉积14
• 1.4.3 复合共沉积14-15
• 1.5 镀液组成及工艺条件对电沉积Ni-B合金镀层的影响15-17
• 1.5.1 电镀液组成15-16
• 1.5.2 工艺条件16-17
• 1.6 课题研究目的及内容17-18
• 第二章 实验方案及研究方法18-25
• 2.1 实验方案18-19
• 2.1.1 电镀工艺18-19
• 2.1.2 实验设备及试样制备19
• 2.1.3 镀层热处理实验19
• 2.2 表征方法及原理19-25
• 2.2.1 镀层显微维氏硬度测试19-20
• 2.2.2 镀层的结构和表面形貌表征20-21
• 2.2.3 镀层的力学性能表征21-22
• 2.2.4 摩擦学性能表征22-23
• 2.2.5 Ni-B合金镀层的耐腐蚀性能表征23
• 2.2.6 Ni-B合金镀层的电流效率和镀层厚度计算23-25
• 第三章 Ni-B合金镀层在油润滑条件下的摩擦学行为分析25-46
• 3.1 镀层的结构和表面形貌表征25-33
• 3.1.1 Ni-B合金镀层的硬度25-27
• 3.1.2 Ni-B合金镀层的表面形貌分析27-29
• 3.1.3 Ni-B合金镀层的晶体结构分析29-32
• 3.1.4 透射电子显微镜(TEM)32-33
• 3.2 镀层的力学性能表征与结果分析33-39
• 3.2.1 纳米压痕硬度与弹性模量33-36
• 3.2.2 膜-基结合力36-39
• 3.3 油润滑条件下Ni-B合金镀层的摩擦学性能分析39-44
• 3.3.1 摩擦系数波动性分析39-41
• 3.3.2 磨损率变化41-44
• 3.4 结论44-46
• 第四章 镀层耐腐蚀性能的电化学和盐雾分析46-51
• 4.1 实验结果与分析47-50
• 4.2 结论50-51
• 第五章 结论51-52
• 参考文献52-57
• 致谢57-58
• 攻读学位期间的研究成果58-59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 杨贵荣;马颖;张旭明;郝远;;45钢Ni-P/SiC化学复合镀层结合力初探[J];材料保护;2009年07期

2 杨贵荣;宋文明;张旭明;马颖;郝远;;45钢表面Ni-P化学镀层与基体的结合力[J];材料保护;2011年05期

3 朱诚意,郭忠诚,刘中华;国内复合镀层最新进展及应用[J];电镀与环保;1998年01期

4 李卫东,周晓荣,左正忠,周运鸿;电沉积复合镀层的研究现状[J];电镀与涂饰;2000年05期

5 童修强;唐详云;;氨基磺酸镍镀层低应力的理论分析[J];电镀与精饰;1989年04期

6 黄珂;杨伏良;陈力学;马凯;郭磊;;划痕法测定TiAlN涂层结合强度的研究[J];表面技术;2013年05期

7 李卫东,胡进,左正忠,周运鸿;有关复合电沉积机理研究[J];武汉大学学报(自然科学版);2000年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 张霞;电化学沉积镍铁合金箔的研究[D];兰州理工大学;2011年

2 张郁彬;电沉积铁镍合金薄膜[D];湖南大学;2009年

3 周丽;脉冲电镀镍及其性能的研究[D];沈阳工业大学;2009年

，

本文编号：626683