铜基纳米Al2O3复合刷镀层组织形貌及耐磨性研究-论文.pdf

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1、财抖2013年第2O期(44)卷文章编号：1001973l(2O13)20—2936—04铜基纳米A12O。复合刷镀层组织形貌及耐磨性研究袁庆龙，梁宁宁，李平(河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作454003)摘要：在紫铜基体上分别制备了普通快速铜镀层4mm，经细砂纸打磨后待用。镀层制备采用电刷镀方和纳米AlO。／快速铜复合刷镀层，采用扫描电镜、金法，以碱性铜作为打底层，在其上分别镀覆快速铜镀层相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损实验机对比研究了两和快速铜／纳米A1O。复合镀层。快速铜镀液配制所种镀层的表面形貌、截面组织形貌、显微硬度和耐磨使用的化学药剂均为分析纯。其配制

2、过程为分别称取性。结果表明，纳米AIO颗粒的加入显著改变镀层250gCuSO4·5H2O，250gCuNo3·3H2O，50g组织形貌与性能。与普通快速铜镀层相比，纳米铜基Na。SO，30g(NH4)SO后溶解到蒸馏水中，调节复合刷镀层表面平整，组织更加细化致密，显微硬度增pH值为1．8～2．0，加水至溶液体积达1000mI。纳米大，摩擦系数降低，减弱了磨损面的犁削效应和粘着效AlO。粉末为杭州万景新材料有限公司生产，平均粒应，耐磨性优于普通快速铜镀层。径为50nm，纯度>99．99，比表面积10～20m。／g。关键词：电刷镀；纳米A1O。；铜基复合镀层；组织形快速铜／

3、纳米AlO。复合镀液的配制，是在上述快速貌铜溶液中加入25g／L纳米Al。O。颗粒，再通过加入中图分类号：TG178：TQ153文献标识码：A0．2mg十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂对纳米DOI：10．3969／j．issn．10019731．2013．20．007Al。O。进行分散，并经KQ-50B型超声波振荡器和1引言78Hw1型恒温磁力搅拌器进行各60min振荡和搅拌处理，使其均匀悬浮于快速铜基质镀液中。纯铜具有优异的导电、导热及耐蚀性，在许多工业2．2镀层制备工艺流程领域应用十分广泛。但由于纯铜表面硬度和耐磨性较紫铜板表面镀层制备工艺流程为：电净一水洗一差，使用

4、过程中极易磨损失效]。利用电刷镀技术对失活化一水洗一镀打底层一水洗一镀快速铜镀层或快速效零件进行修复，是简单可行且经济实用的工艺方铜／纳米Al。O。复合镀层一水洗一吹干。在刷镀过程法]。其中最常用的镀覆材料有镍镀层和铜镀层。虽中要持续保持刷镀面上湿润，以免影响镀层与基材之然这些镀层具备一定的耐磨性，已在许多场合得到应间的结合强度(出现起皮和起泡)。实验过程中镀液起用，但其有限的耐磨性在某些特殊服役条件下的应用受始温度为20～25℃。电净时工件接负极，电压为到限制。为了进一步提高这些镀层的性能，一些研究者12V，时间3O～60s。活化时工件接正极，电压12V，活通过在镍基

5、质镀层中添加纳米AlO。颗粒制备了复合化处理时间30s。镀打底层电压10V(工件接负极)，时镀层，实验结果证实镍基纳米Al0。颗粒增强型复合镀间为60～80s。镀快速铜镀层和复合镀层，电压为层具有高的硬度、耐磨性和抗高温氧化性等特殊性10V，工件接负极，刷镀时间依照所需厚度确定。本文能¨7。。然而，用纯铜制作的零件其本质是要求具备优刷镀时问为900s。良的导电导热性能，如果采用镍基纳米Al。O。复合镀层2．3测试方法修复纯铜零件，虽然能提高其表面硬度和耐磨性，但是采用JSM6390IV扫描电子显微镜观察镀层表面以削弱其优良的导电导热性能为代价的，从而研究铜基形貌；采用倒

6、置式0LYMPUSGX51型高倍金相显微纳米AlO。颗粒增强型复合镀层意义重大。本文以普镜(OM)观察镀层截面形貌组织和磨损形貌；采用通快速铜镀液为基础，加入适量的纳米Al。O。制备了铜401MVD型数显显微维氏硬度计测定快速铜／纳米基／纳米AlO。复合镀层，研究了纳米Al。()。颗粒对铜Al。()。复合镀层的显微硬度，并与快速铜镀层进行比镀层组织形貌、硬度及耐磨性的影响。较，加载载荷为50g，加载和卸载时间均为10s，每个试2实验样随机选择7个点测定，求得平均值为最终结果；使用2．1实验基体材料及镀液配制MMWlA屏显立式万能摩擦磨损实验机测试耐磨本文使用基材为紫铜板

7、，尺寸为40mm×10mm×性，即采用销一盘摩擦副对磨方式，磨盘为调质态45钢*基金项目：国家自然科学基金资助项目(51275156)收到初稿日期：2o13一Ol14收到修改稿日期：2o13—0602通讯作者：袁庆龙作者简介：袁庆龙(1955一)，男，山西晋中人，教授，博士，主要从事材料热处理及表面改性。壅垄篁!塑茎垫垒!!墨盒堡星垦堕窒!!磨粒将会嵌入镀层与之融为一体参与摩擦磨损，磨粒镀沉积行为研究[J]．功能材料，2011，42：251—254．的嵌入和剥落可能是造成摩擦系数数值跳跃的原因之[6]李颖，赵盟月，董企铭，等·纳米金刚石／