电沉积Ni-P/Al2O3复合镀层的制备及性能研究

论文摘要

在机械工业产品加工过程中,加工工件要比普通的金属材料表面具有更高的硬度及耐腐蚀性能,而在加工工件表面获得这些性能,复合电镀是最直接和最有效的方法。复合镀层材料以优异的物理和化学性能显示出了比一般材料更为优越的性能,它的出现给电镀技术带来了新的发展方向。而将纳米颗粒应用到复合电镀中,获得相应的复合镀层,这一技术在国内外得到了普遍的重视。本文选择以电沉积Ni-P/ Al2O3复合镀层的制备及其性能作为课题,对电沉积Ni-P/ Al2O3复合镀层的制备及其性能进行了研究。主要的研究工作和结果如下:首先,对电沉积Ni-P镀层的显微组织进行了研究,分别以脉冲频率和电流密度对Ni-P镀层显微组织的探讨。进而对电沉积Ni-P/ Al2O3复合镀层的制备的可行性进行了研究。在制备电沉积Ni-P/ Al2O3复合镀层的过程中,分别对其影响因素（pH值,CoCl2的加入,脉冲频率,超声波分散等）进行了分析。并对Ni-P/Al2O3复合镀层显微组织的进行了分析。研究表明:当随着pH值超过4.5时,将会引起镀层表面有裂纹及爆皮现象。添加CoCl2后,复合镀层表面特征晶胞细化,且结晶量明显增多,用CoCl2提高复合镀层质量,理想加入量为1g/L。脉冲频率在形成速率上及对晶核的结晶大小有着明显的影响,其理想的脉冲频率为500Hz。搅拌速度的快慢,直接影响纳米颗粒彼此碰撞的机会,影响复合镀层的结构。其次,对电沉积Ni-P/ Al2O3复合镀层性能进行了研究。分别研究了阴极电流密度、镀液中Al2O3的添加量、镀液pH值、电沉积时间、脉冲频率等,对Ni-P/ Al2O3复合镀层的硬度、沉积速率和耐蚀性的影响。以及对热处理对Al2O3含量对Ni-P/ Al2O3复合镀层硬度的影响进行了分析。CoCl2元素的加入对电沉积Ni-P/ Al2O3复合镀层的硬度的影响进行分析。结果表明,Al2O3的添加量为20g/L,阴极电流密度为5A/dm2,镀液温度45℃,pH值4.5,脉冲频率为500Hz,热处理温度为400℃,获得的Ni-P/ Al2O3复合镀层的硬度高。最后,对Ni-P/ Al2O3复合镀层进行了摩擦磨损性能、耐腐蚀性能和铝液在复合镀层表面的铺展性能的测定。Ni-P/ Al2O3复合镀层具有良好的耐磨减摩性能、耐腐蚀性能和耐铝液侵蚀性能。并对Ni-P/ Al2O3复合镀层的制备及性能研究作出总结及展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电沉积复合镀层的技术
• 1.2.1 电沉积的概述
• 1.2.2 电沉积复合镀层的技术与特点
• 1.2.3 电沉积复合镀层的机理及电极反应
• 1.2.4 复合电沉积机理
• 1.2.5 电沉积复合镀层的脉冲频率影响
• 1.3 电沉积复合镀层的研究现状及类型
• 1.3.1 耐蚀、装饰功能的复合镀层
• 1.3.2 耐磨减磨（自润滑）复合镀层
• 1.3.3 高硬度、耐磨复合镀层
• 1.3.4 梯度功能复合镀层
• 1.4 电沉积复合镀层技术的发展趋势
• 1.5 论文主要研究内容及意义
• 2O₃复合镀层的实验方法'>第二章 电沉积Ni-P/Al₂O₃复合镀层的实验方法
• 2.1 实验主要仪器
• 2.2 实验配方与工艺条件
• 2.3 实验材料及化学试剂
• 2.4 试样工艺流程
• 2.5 实验装置
• 2.6 实验流程
• 2.7 镀前预处理
• 2.7.1 粗糙表面整平
• 2.7.2 基材除油
• 2.7.3 酸活化
• 2.8 分析方法
• 2.8.1 沉积速度的测定
• 2.8.2 镀层硬度的测定
• 2.8.3 镀层的微观形貌观测
• 2.8.4 化学成分分析
• 2.9 腐蚀性能试验
• 2.10 摩擦磨损试验
• 2O₃ 复合镀层表面的铺展性能试验'>2.11 铝液在Ni-P/纳米Al₂O₃复合镀层表面的铺展性能试验
• 2O₃复合镀层的组织结构与硬度'>第三章 电沉积Ni-P/Al₂O₃复合镀层的组织结构与硬度
• 3.1 工艺因素对脉冲电沉积Ni-P 合金镀层组织的影响
• 3.1.1 表面活性剂对电沉积Ni-P 镀层组织结构的影响
• 3.1.2 脉冲频率对电沉积Ni-P 合金镀层组织的影响
• 3.1.3 电流密度对Ni-P 合金镀层组织的影响
• 3.1.4 pH 值对Ni-P 合金镀层组织的影响
• 2O₃ 复合镀层的组织'>3.2 脉冲电沉积Ni-P/纳米Al₂O₃复合镀层的组织
• 2O₃的悬浮量对Ni-P/Al₂O₃ 复合镀层组织的影响'>3.2.1 镀液中纳米Al₂O₃的悬浮量对Ni-P/Al₂O₃复合镀层组织的影响
• 2O₃ 复合镀层的显微组织的影响'>3.2.2 CoC12 对Ni-P/Al₂O₃复合镀层的显微组织的影响
• 2O₃ 复合镀层组织的影响'>3.2.3 超声分散对脉冲电沉积Ni-P/Al₂O₃复合镀层组织的影响
• 2O₃ 复合镀层的硬度'>3.3 脉冲电沉积Ni-P/Al₂O₃复合镀层的硬度
• 2O₃）悬浮量对Ni-P/Al₂O₃ 复合镀层硬度的影响'>3.3.1 镀液颗粒（Al₂O₃）悬浮量对Ni-P/Al₂O₃复合镀层硬度的影响
• 2O₃ 复合镀层硬度的影响'>3.3.2 脉冲频率对Ni-P/Al₂O₃复合镀层硬度的影响
• 2O₃ 复合镀层硬度的影响'>3.3.3 镀液pH 值对Ni-P/Al₂O₃复合镀层硬度的影响
• 2O₃ 复合镀层的沉积速率的影响'>3.3.4 电沉积时间对Ni-P/Al₂O₃复合镀层的沉积速率的影响
• 2O₃ 复合镀层硬度的影响'>3.3.5 阴极电流密度对Ni-P/Al₂O₃复合镀层硬度的影响
• 2O₃含量Ni-P/Al₂O₃ 复合镀层硬度的影响'>3.3.6 热处理对不同Al₂O₃含量Ni-P/Al₂O₃复合镀层硬度的影响
• 2O₃复合镀层摩擦磨损性能'>第四章 Ni-P/ Al₂O₃复合镀层摩擦磨损性能
• 4.1 摩擦学分类和理论
• 4.1.1 摩擦理论
• 4.1.2 磨损机理
• 4.1.3 金属材料的粘着磨损
• 2O₃ 复合镀层的耐蚀性'>4.2 电沉积Ni-P/ Al₂O₃复合镀层的耐蚀性
• 2O₃ 复合镀层的擦磨损性能'>4.3 Ni-P/ Al₂O₃复合镀层的擦磨损性能
• 2O₃ 复合镀层表面的铺展性能'>4.4 铝液在Ni-P/ Al₂O₃复合镀层表面的铺展性能
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人信息及攻读硕士期间发表的论文