镍基摩擦复合镀层的制备与性能研究

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1、摘要在各种机电产品的过早失效破坏中，约有70％是由于摩擦和磨损造成的，因此提高材料的减摩耐磨性能尤为重要。复合电镀技术所需的投资少，操作简便，并可依据不同的使用要求来控制镀层的性能，因而具有广泛地应用前景。近年来，随着纳米科技的发展，形成了以纳米级颗粒代替微米级颗粒的纳米复合电镀技术，使得纳米复合镀层拥有比普通镀层更高的硬度、耐磨性、自润滑性等。本论文经过了大量的筛选实验，确定了Ni．PTFE镀层的最佳制备工艺：pH3．5；阴极电流密度7A／dm2；温度60℃；PTFE含量48ml／L；施镀时间60mira随电流密度、温度、pH

2、值、PTFE含量的增加，Ni．PTFE镀层的沉积速率先增加后减少。Ni．P．Si3N4(ran)镀层的最佳工艺参数为：阴极电流密度3A／din2；Si3N4(nm)含量0．5∥L；pH4，8：温度75。c；施镀时间为60min。沉积速率随电流密度、pH值、温度和电镀时间的增加呈现先增后减的趋势；但随si3N4颗粒浓度的增加而逐渐减少，最后趋于平缓。利用XRD、SEM、显微硬度仪、摩擦磨损试验机等系统地研究了镍基摩擦复合镀层的形貌、结构、硬度和摩擦磨损等性能。在最佳工艺下，Ni．P．Si3N4(nm)复合镀层表面均匀平整，颗粒致密

3、。经400℃热处理后，硬度值可高达995．8HV，远高于Ni．P镀层。在相同载荷和磨损时间下，Ni．P—Si3N4(rlm)复合镀层的摩擦系数和磨损量都明显小于Ni．P镀层。Ni．PTFE镀层致密、光滑、均匀；在相同载荷和磨损时间下，Ni—PTFE镀层的摩擦系数和磨损量低于Ni—P．Si3N4(rim)复合镀层。在Ni·P—Si．3N4(nm)、Ni-PTFE镀层的基础上，又制各出Ni．PTFE—Si3N4复合镀层。与Ni．PTFE、Ni。P．Si3N4镀层相比，Ni—PTFE．Si3N4镀层不仅具备较高的硬度(612．8HV)

4、，而且具有优良的减摩耐磨综合性能。关键词：摩擦复合镀层纳米颗粒制备工艺硬度耐磨性ABSTRACTItwasshowedbyearlyresearchesthatnearly70％failureofthecomponentswascausedbyfrictionandwear,whichledgreatlosstOthecivileconomy．Therefore，itisofgreatimportancetoimprovethecomponents’propertiestofrictionandwear．Compositepla

5、tingtechniqueshavetheadvantagesoflessinvestment，easieroperationaswellasthepropertiesadjustmentwiththedifferentdesiredrequirements，SOthathaveaveryprosperousapplicationinsurfacescienceandengineering．Inrecentyears，withthedevelopmentofnano-technology,nano-compositeplatin

6、gtechniqueshavebeengraduallyformed．Comparedwiththecommonlayerwithmicronparticles．thellanO·compositecoatingshavehigherhardness，betterself-lubricatingperformanceandhigherweal-resistance．Agreatdealofselectiveexperimentshasbeendonetoexploretheoptimalpreparationparameters

7、oftheNi—basedcoatings．ThebestparametersforNi—PTFEcoatingareasfollows：pH3．5，cathodiccurrentdensity7A／cm2，60min，60℃and48mol／LPⅡEcontent．WhereasforNi—P-Si3N4coatings．theoptimalparametersarepH4+8，cathodiccurrentdensityof3A／dm。，60min，75"CandO．59／LSi3N4content．Accompanied、

8、Ⅳitlltheincreasingoffactorslistedabove．theplatingrateofNi-P—Si3N4coatingexhibitedatrendoffirstlyincreaseandthendecrease．Inaddition，