纳米hbnni基涂层制备及界面相容性研究

《纳米hbnni基涂层制备及界面相容性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、华中科技大学硕士学位论文摘要高温固体润滑是亟需解决的极端工况下的润滑问题。h-BN(六方氮化硼)作为一种优良的高温润滑剂，是制备金属自润滑涂层的一种理想的备选材料。本研究利用化学镀镍法制备镍包覆纳米h-BN，分别采用激光熔覆技术和HVOF喷涂技术制备纳米h-BN/Ni基复合涂层自润滑涂层，对比了镀镍前后涂层的成型型性、组织结构和摩擦磨损性能。探讨了镀镍包覆纳米h-BN改善相容性的机理。使用HRTEM、SEM（+EDX）、XRD等现代分析手段对试验结果进行分析测试。通过比较选择了适合用于改善平均粒径为80nm的h-BN粉末的化学镀镍体系：硫酸镍作氧化剂，肼作还原剂，氨作配合剂，十二烷基磺酸

2、钠（SDS）作分散剂。采用单因素条件试验和正交试验获得化学镀镍包覆纳米h-BN粉末的最佳施镀条件。XRD分析最佳施镀条件下的镀镍纳米h-BN复合粉末(h-BN(Ni))为几乎不含杂质相的纯镍与h-BN混合物。使用HRTEM观察，发现镍以纳米级状态存在且与h-BN颗粒包覆紧密。优化激光熔覆工艺后制备熔覆涂层，熔覆涂层微观组织主要是，在镍的基体上分布着CrB2、CrB等增强相。h-BN的加入细化了涂层组织。h-BN(Ni)体系与相同含量h-BN的h-BN体系相比，进一步细化晶粒，降低涂层硬度。利用界面结合原理，建立模型，解释了镍包覆h-BN改善相容性的机理。将复合粉末体系进行球磨、造粒和烧结

3、后获得具有一定强度的喷涂前驱体颗粒。XRD结果显示，存在h-BN。使用HVOF喷涂制备涂层，涂层粒子呈扁平状咬合层叠。与镀镍前粉末涂层对比结果如下：h-BN(Ni)涂层厚度均匀，溅射少，沉积率高,涂层界面结合更紧密；涂层内存在较多自润滑相h-BN和耐磨相如碳化物、硼化物等。对激光熔覆涂层进行摩擦磨损试验，常温下，同种熔覆工艺下镍包覆体系摩擦系数比未包覆体系低0.1，h-BN(Ni)的加入使摩擦系数比Ni45涂层降低了近0.2。磨损速率随着h-BN的加入而急剧减小。h-BN(Ni)的加入进一步降低磨损速率。400℃镀镍后涂层摩擦系数比镀镍前降低0.05。关键词：纳米h-BN，化学镀，激光熔

4、覆，HVOF，固体润滑，摩擦磨损I华中科技大学硕士学位论文AbstractSolidlubricationproblemiseagertobesolvedinhightemperatureservicecondition.Asanexcellenthightemperaturelubricant,h-BN(hexagonalboronnitride)isanidealmaterialinpreparationofmetalmatrixself-lubricantingcoating.Thisresearchstudiedonelectrolessnickelplatingonnano-h

5、-BNparticles,andthenano-h-BN/Nibasedalloyself-lubricantlayerswerepreparedbylasercladdingandHVOF(High-VelocityOxygenFuel)sprayingseparately.Theshapingproperty,microstructure,frictionalbehaviorandwearresistencewerestudied,andmechanismofnickelcoatednano-h-BNimprovingthephaseinterfacialcompatibilityw

6、asdiscussed.ExperimentresultswereanalyzedwithHRTEM,SEM(+EDX)andXRD.Apreliminarytechnologythatproducescomplexpowdernano-h-BN/Nithroughelectrolessnickelplatingusingammoniaascomplexingagent,hydrazineasreducingagent,CH3(CH2)11SO3Na(SDS)asdispersantagrentwasresearchedthroughsinglefactorexperimentandor

7、thogonaltest.Theoptimizedparametersofelectrolessnickelplatingfornano-h-BNparticleswhoseaveragegrainsizeis80nmweredetermined.XRDresultshowsthatthecompositepowderisconsistofNiandh-BN.Andh-BNwascoatedclosebynano-scaleNiex