镍基金属镀层的电沉积制备及其性能研究

论文摘要

金属材料作为应用最广泛的工程材料在社会发展中发挥着不可替代的作用,而金属材料作为镀层使用则是它们的重要应用之一。在工程学中,许多零件的工作环境都是很严酷的,不仅要求它们有高的强度硬度,同时还要有好的耐磨性、耐热性、耐腐蚀等优秀的性能。在零件的表面覆盖一层具有优秀性能的镀层就可以满足这个要求,延长零件的工作寿命。随着科学技术的发展,对零件的要求越来越高,因此,镀层也应该有相应发展才能满足需求。在众多的金属镀层中,镍的镀层具有良好的各项性能,比如高的硬度、强度以及耐磨性等,能够胜任大部分的工作环境,是研究最多的一种金属镀层。制备金属镀层的方法是有很多种的,常用的方法如喷涂、化学气象沉积、溅射、电沉积等,而电化学被公认为是最经济最能适应大范围工业生产的方法。本文通过电沉积的方法制备了镍及其合金的金属镀层并研究了它们的性能。（1）使用直流电沉积方法在铜基底表面制备了镍钴的金属镀层,研究了电解液成分,pH值对镀层磁性性能的影响,并对其结晶行为进行了深入的探讨。（2）使用直流电沉积的方法在ITO导电玻璃的表面制备了镍钴金属薄膜,研究了镀液成分对其结构、成分以及形貌的影响,同时加入了烧结实验,研究了烧结温度对其结构和磁性性能的影响。（3）采用直流电沉积方法在铜基底表面制备了Ni-Y203的新型复合镀层,研究了氧化钇含量对镀层形貌、结构以及硬度、摩擦磨损性能的研究,结果表明氧化钇的加入很明显地改变了镀层的微观形貌和结构,这种新型镀层具有比纯镍高得多的硬度,同时还有较好的磨损摩擦性能。（4）采用脉冲电沉积的方法在铜基底的表面制备了Ni-Y203的新型复合镀层,研究了其硬度、摩擦磨损性能,研究表明脉冲电沉积的使用可以很大程度上提高镀层的性能,脉冲电沉积所制备镀层的硬度、摩擦磨损性能要优于直流沉积所制备的镀层。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金属镀层的应用
• 1.2.1 合金金属镀层的应用
• 1.2.2 复合金属镀层的应用
• 1.3 电沉积制备金属镀层
• 1.3.1 几种常用的电化学方法
• 1.3.1.1 直流电沉积
• 1.3.1.2 脉冲电沉积
• 1.3.1.3 循环伏安沉积
• 1.3.2 金属镀层电沉积制备
• 1.3.2.1 金属合金镀层的电化学制备
• 1.3.2.2 复合金属镀层的电化学制备
• 1.4 相关电化学理论
• 1.4.1 法拉第定律
• 1.4.2 电流效率
• 1.4.3 电极电位
• 1.4.4 合金电沉积
• 1.4.4.1 合金共沉积的条件
• 1.4.4.2 合金共沉积的类型
• 1.4.5 循环伏安法
• 1.5 论文的选题意义
• 参考文献
• 第二章 样品的制备和表征
• 2.1 实验试剂和仪器
• 2.1.1 实验所用试剂
• 2.1.2 实验所用仪器
• 2.2 样品的制备
• 2.2.1 铜基底上镍钴镀层的制备
• 2.2.2 ITO基底上镍钴薄膜的制备
• 2O₃纳米复合镀层的制备'>2.2.3 Ni-Y₂O₃纳米复合镀层的制备
• 2O₃纳米复合镀层的直流电沉积制备'>2.2.3.1 Ni-Y₂O₃纳米复合镀层的直流电沉积制备
• 2O₃纳米复合镀层的脉冲电沉积制备'>2.2.3.2 Ni-Y₂O₃纳米复合镀层的脉冲电沉积制备
• 2.3 样品的表征与测试
• 2.3.1 XRD测试
• 2.3.2 SEM测试
• 2.3.3 TEM测试
• 2.3.4 ICP测试
• 2.3.5 循环伏安曲线测试
• 2.3.6 VSM测试
• 2.3.7 硬度测试
• 2.3.8 摩擦磨损的测试
• 第三章 铜基底上钴镍合金镀层的制备和研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 pH的影响
• 3.2.1.1 不同pH值下的CV曲线
• 3.2.1.2 pH对形貌的影响
• 3.2.1.3 pH对镀层中钴含量的影响
• 3.2.1.4 不同pH值下电流效率的计算
• 3.2.2 电解液中钻离子浓度对镀层的影响
• 3.2.2.1 不同钴离子浓度的CV曲线
• 3.2.2.2 电解液中钴离子浓度对镀层中钴含量的影响
• 3.2.3 钻镍镀层的结晶行为
• 3.2.4 镀层磁性性能
• 3.2.4.1 pH值对磁性的影响
• 3.2.4.2 钴含量对磁性的影响
• 本章小结
• 参考文献
• 第四章 ITO基底上钴镍薄膜的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 CV曲线的分析
• 4.2.2 ICP分析
• 4.2.3 XRD的分析
• 4.2.4 SEM分析
• 4.2.5 烧结后分析
• 4.2.5.1 烧结后SEM分析
• 4.2.5.2 烧结后XRD分析
• 4.2.5.3 烧结后的磁性分析
• 本章小结
• 参考文献
• 2O₃纳米复合镀层的制备'>第五章 Ni-Y₂O₃纳米复合镀层的制备
• 5.1 引言
• 5.2 实验结果和分析
• 2O₃纳米复合镀层的直流电沉积制备'>5.2.1 Ni-Y₂O₃纳米复合镀层的直流电沉积制备
• 5.2.1.1 氧化钇颗粒对还原电位和pH值的影响
• 5.2.1.2 镀层中氧化钇含量
• 5.2.1.3 镀层的形貌分析
• 5.2.1.4 镀层的XRD分析
• 5.2.1.5 镀层的硬度分析
• 5.2.1.6 镀层的摩擦学性质
• 2O₃纳米复合镀层的脉冲电沉积制备'>5.2.2 Ni-Y₂O₃纳米复合镀层的脉冲电沉积制备
• 5.2.2.1 镀层中氧化钇含量
• 5.2.2.2 镀层的形貌分析
• 5.2.2.3 镀层的硬度分析
• 5.2.2.4 镀层的摩擦磨损分析
• 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 在学期间的研究成果
• 致谢