nipwc纳米复合镀层的制备与性能研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要电化学复合镀从普通的化学镀和电刷镀，发展到复合镀直至纳米颗粒复合镀，是为了满足装备零件在高速，重载等恶劣工况下的服役要求。采用纳米颗粒复合镀技术的目的是为了制备具有优良耐磨性能的纳米颗粒复合镀层。本文采用综合性方法(包括超声波、机械搅拌、表面活性剂等)制备纳米颗粒复合镀镀液，通过试验优化了工艺参数，从而选择一个最佳的实验方案。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(Ⅺ①)等分析手段研究纳米颗粒复合镀层的微观结构和组织形貌，研究纳米颗粒复合镀层的沉积机理及纳米颗粒对镀层的强化机理；对镀件进行热处理，分析热处理前后镀层中组织变化对性能的影响，其中包括硬

2、度和耐磨性，获得的主要成果如下：优化了镀层制备工艺。当镀液中纳米颗粒含量为l班，搅拌速度为200tad／nan,镀液pH值为4．5，施镀时间为3小时，可以使施镀速度达到最快(5∥／h)，并且得到组织均匀、纳米颗粒分布均匀的复合电镀层。用SEM和Ⅺ①观察分析了纳米颗粒复合镀层的组织结构，探讨了纳米颗粒复合镀层的强化机理，即：细晶强化和第二相质点强化。复合镀层表面纳米颗粒分布均匀，与基质金属结合紧密。对纳米颗粒化学复合镀层进行了2000C、4000C和600oC的热处理，发现WC纳米颗粒在热处理过程中没有任何组织结构改变，而镀层的基质Ni．P由非晶态转变成晶态，随之硬度和耐磨性也得到

3、了提高，其中经400oC热处理后的性能达到最佳，硬度达到1150Hv，摩擦磨损系数约为0．1。对纳米复合镀层的磨损形貌进行了SEM观察，表明在磨损过程中，弥散分布的纳米颗粒通过阻碍位错的滑移来阻碍塑性变形的发生，并对复合镀层起到了硬质强化作用，抑制疲劳裂纹的萌生和扩展，揭示了纳米复合镀层具有优良抗接触疲劳性能的本质。对纳米复合镀层组织与抗微动磨损性能关系的研究阐明了纳米复合镀层的抗微动磨损机理。纳米复合镀层细小的组织结构、高硬度和弥散分布的纳米颗粒以及微动磨损过程中纳米颗粒对磨屑层的再强化，提高复合镀层磨损面的塑性变形抗力，抑制裂纹的萌生和扩展，使纳米复合镀层具有较高的抗微动磨损

4、性能。关键词：化学镀；电刷镀；Ni-P／We纳米复合镀层；显微组织；力学性能Ni-P／WC纳米复合镀层的制备与性能研究SynthesisandMechanicalPropertiesofNanostructuredNi-P／WCCoatingsAbstractTomakethe曩Ⅳip衄崩豳meetthesev豇'e蝴'yiccrequiremem,theeletrolessoreletm-brushplatingtechnologyhasbeendevelopedfi'omthesinglecoating,tothecompositecoalingv,andtothenano-

5、particlecompositecoating．11圮nano-particlecompositeplatingtechnologyisusedforpreparingthecompositecoatingwiththedistinctiveanti-wearperfommce．Nano-particlesweredispersedintothepla6ngelectrolytebyusingultrasonic，lnechanicaland酬—血：ta武Tbeexperimentalproject、懈confirmedthroughoptimizingthetechnics．

6、Micms衄ctumofnano-parficlecompositecoa血gswasstudiedthroughSEMandXP,D，anddepos№mechanismofthecompositecoatingwasinvestigatedaswellastheirreinforcementmechanism．Annealingthecoating,themicro蜘andpropertiesWaSstudiedandcomparedbeforeandafterann船】ing．111emainresultsgainedareasfoilows：Thepreparationp

7、rocessofthecompositecoatin98wasoptinlizl址．Whenthebathcompositionsandconditionsfortheelec仃olesscoatingswere：WCnanoparficles19，L，砒ir血grate200rad／mtn,pH=4．5anddepositiontime311,itwasfoundthatthenanocompositecoatingWaSabletosignificantlyobtainahi