Ni-P-BN（h）化学复合镀层的制备和性能研究

论文摘要

随着工业需求的发展,传统的Ni-P镀层已经逐渐不能满足人们对某些特殊性能的需求。而在Ni-P化学镀液中加入PTFE、石墨、MoS2、BN等固体润滑颗粒来制备的自润滑镀层由于具有优良的润滑性、良好的抗粘性以及优越的稳定性,获得了广泛关注。本课题研究的目的在于通过对Ni-P-BN（h）化学复合镀层制备工艺和性能的研究,以期获得性能优异、可应用于生产的Ni-P-BN（h）化学复合镀层。实验中首先研究了Ni-P-BN（h）化学复合镀层制备工艺。通过研究不同种类的表面活化剂对BN（h）颗粒的活化情况以及镀层质量的影响,确定了最佳的表面活化剂为阳离子活化剂HTAB。然后分别研究了表面活化剂浓度、BN（h）颗粒的含量、镀液的pH值和搅拌与通气这四个主要影响因素对镀速与镀层质量的影响规律,确定最佳的制备工艺为:施镀温度:85℃,表面活化剂HTAB浓度:0.07g/L,BN（h）颗粒的浓度:2.5 g/L,pH值:4.96,转速:200 r/min,通气。最后,在最佳的制备工艺条件下,制备了Ni-P镀层和Ni-P-BN（h）化学复合镀层,并对部分镀层进行热处理。然后利用扫描电子显微镜、显微硬度计、结合强度测试、耐蚀实验、摩擦磨损实验对Ni-P镀层和Ni-P-BN（h）化学复合镀层的成分、组织、结构、性能进行了分析。结果表明:Ni-P镀层和Ni-P-BN（h）化学复合镀层的含磷量为6%左右,属于中磷镀层,并且BN（h）颗粒在复合镀层中分布均匀;BN（h）颗粒的加入使得镀层的硬度有所下降,但Ni-P-BN（h）化学复合镀层仍然具有较好的结合强度,复合镀层的腐蚀性由于颗粒的加入也有所降低;热处理可以有效提高镀层的显微硬度,但却会导致镀层的耐蚀性变差。热处理前Ni-P-BN（h）化学复合镀层的摩擦系数比热处理前Ni-P镀层的摩擦系数降低了将近一倍,但热处理后Ni-P-BN（h）化学复合镀层的摩擦系数与热处理后Ni-P镀层的摩擦系数相差不大;同一镀层的摩擦系数随着载荷的增加而呈现减小的趋势;就整体趋势而言,热处理后的Ni-P镀层的磨损率最小,其次是热处理后Ni-P-BN（h）复合镀层,然后是热处理前的Ni-P-BN（h）复合镀层,热处理前Ni-P复合镀层的磨损率最大。本文的结果为Ni-P-BN（h）化学复合镀层的研究提供了较好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 化学镀概述
• 1.3.1 化学镀的发展概况和未来的发展趋势
• 1.3.2 化学镀镍的热力学
• 1.3.3 化学镀镍的动力学
• 1.3.4 化学镀Ni-P 合金的沉积机理
• 1.4 化学复合镀概述
• 1.4.1 化学复合镀技术的发展概况
• 1.4.2 复合镀共沉积机理
• 1.4.3 复合沉积过程
• 1.4.4 化学复合镀的特点
• 1.4.5 化学复合镀技术的应用
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 实验过程和研究方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备和研究方法
• 2.2.1 加热设备和镀液的配制
• 2.2.2 基材的前处理
• 2.2.3 施镀过程
• 2.2.4 镀后处理
• 2.2.5 镀层的性能分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 Ni-P-BN（h）复合镀层的制备
• 3.1 引言
• 3.2 Ni-P-BN（h）复合镀层的工艺研究
• 3.2.1 施镀过程的主要影响因素
• 3.2.2 表面活化剂的选取
• 3.2.3 BN（h）颗粒浓度的确定
• 3.2.4 镀液的pH 值的确定
• 3.2.5 转速和通气对复合镀层的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 Ni-P-BN（h）复合镀层的组织结构和性能
• 4.1 引言
• 4.2 热处理工艺的选择
• 4.3 镀层的组织结构与成分分析
• 4.3.1 镀态镀层的表面与成分分析
• 4.3.2 热处理对镀层组织结构的影响
• 4.4 镀层的性能分析
• 4.4.1 镀层的硬度
• 4.4.2 镀层的结合强度
• 4.4.3 镀层的耐蚀性
• 4.4.4 镀层摩擦磨损性能的分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢