电刷镀镍层摩擦磨损及船机部件修复中的应用

论文摘要

电刷镀技术属于特种电镀技术,是电镀技术的新发展。由于该项技术具有操作设备简单、电流密度大、镀层沉积速度快、质量好、适应性强等优点,因此,在表面工程中获得了广泛的应用。镀层的摩擦磨损性能是其在应用中倍受关注的性能之一,直接影响零件电刷镀修复后的使用寿命。因此,进行电刷镀镀层的摩擦磨损性能的试验研究,合理确定电刷镀工艺,对其实际应用具有重要意义。本文采用电刷镀工艺制备了不同工作电压条件下的快速镍镀层试样。在球-盘摩擦磨损试验机上,以Cr12钢球为摩擦配副进行油润滑条件下的摩擦磨损试验。通过磨损失重、磨损表面形貌和铁谱分析方法研究了不同的快速镍镀层的摩擦磨损性能。结果表明,电刷镀工作电压及镀层厚度对快速镍镀层形貌影响较大:随着工作电压增加,微凸体凸出程度增加,界面更为清晰;随着镀层厚度增加,微凸体的体积增大,表面粗糙度增加。在不同电刷镀工作电压下制备的快速镍镀层的摩擦磨损性能存在较大差异。工作电压过低或过高时,镀层耐磨性能均下降;当电压在14V时,镀层的摩擦磨损性能最佳;镀层磨损机制以磨粒磨损和粘着磨损为主。在同一电刷镀工作电压下制备的不同厚度的快速镍镀层的摩擦磨损性能亦不同。随着镀层厚度的增加,镍镀层耐磨性能下降;当镀层厚度为100μm时,其摩擦磨损性能最佳;镀层磨损机制以磨粒磨损和粘着磨损为主。通过试验结果分析,确定了具有最佳耐磨性能的快速镍镀层的电刷镀工作电压和镀层厚度,为电刷镀的实际应用提供实验依据。将该电刷镀工艺用于某船传动轴、柴油机冷却水套和伺服器活塞表面的修复,均取得了令人满意的结果。经过一年以上的运行结果表明:镀层结构稳定、结合力好且具有较高的耐磨性能,完全满足了修复要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电刷镀技术概述
• 1.2.1 电刷镀技术的发展
• 1.2.2 电刷镀技术的基本原理
• 1.2.3 电刷镀技术的特点
• 1.2.4 电刷镀技术的应用
• 1.2.5 电刷镀技术的最新进展
• 1.3 摩擦学研究概述
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 试验设备与研究方法
• 2.1 试验设备
• 2.1.1 摩擦磨损试验机
• 2.1.2 电子天平
• 2.1.3 表面粗糙度仪
• 2.1.4 显微镜
• 2.1.5 ZTP-X1型直读铁谱仪
• 2.1.6 FTP-X2型分析式铁谱仪
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 表面形貌的分析
• 2.2.2 油液分析
• 2.3 试验方案
• 第3章 电刷镀快速镍镀层的制备及表征
• 3.1 试验材料及制备方法
• 3.1.1 试验材料及试件尺寸
• 3.1.2 镀层制备工艺方法
• 3.1.3 快速镍工艺参数的选择
• 3.1.4 电刷镀镀层厚度的选择
• 3.1.5 试样编号
• 3.2 镀层的表征
• 3.2.1 镀层表面分析
• 3.2.2 镀层结合力分析
• 第4章 镀层摩擦磨损性能试验研究
• 4.1 试验方法
• 4.1.1 试验设计
• 4.1.2 油样采集
• 4.1.3 铁谱片的制作
• 4.2 摩擦磨损理论
• 4.2.1 粘着磨损一般规律
• 4.2.2 磨粒磨损一般规律
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 磨损量
• 4.3.2 磨损表面形貌
• 4.3.3 直读铁谱分析
• 4.3.4 铁谱图像分析
• 4.4 分析讨论
• 4.4.1 工作电压对镀层摩擦磨损性能的影响
• 4.4.2 镀层厚度对镀层摩擦磨损性能的影响
• 第5章 电刷镀工艺在部分船机零件修复中的应用
• 5.1 传动轴的修复
• 5.1.1 传动轴的基本情况
• 5.1.2 修复方法选择
• 5.1.3 镀液的选择
• 5.1.4 修复过程
• 5.1.5 修复结果
• 5.2 其它船机零件修复
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 研究生履历