化学复合镀镍—磷—金刚石研究

论文摘要

磨损是设备零部件失效的一个重要原因,导致的材料、能源等的浪费非常严重。因而,机械设备使用寿命期内的减摩、抗磨工作具有节能节材和充分利用资源等巨大的社会和经济效益,表面处理强化技术正是达到这一目标的有效途径。化学复合镀是在普通化学镀的基础上,通过加入第二相颗粒以得到具有优异性能复合镀层的一种表面处理技术,由于其具有工艺简单、镀层均匀、性能优良等特点,这些年来得到了广泛的研究。本文在化学镀层中复合金刚石微粉、爆轰金刚石黑粉和灰粉,制备出具有优异耐磨性能的金刚石复合镀层。前期,总体研究了化学镀液种类、金刚石种类与含量、表面活性剂种类与含量、热处理温度等对金刚石复合镀层性能的影响,发现化学镀液种类对金刚石复合镀层性能的影响较小。选定本研究所用化学镀液后,采用正交试验设计方法,分组实验研究了化学镀液中金刚石含量、表面活性剂种类与含量、热处理温度对金刚石微粉、灰粉和黑粉三种化学复合镀层性能的影响。并运用SEM、XRD、显微硬度、摩擦磨损试验等手段分析了金刚石颗粒在复合镀层中的分散分布状况、复合镀层的表面形貌、组织结构、显微硬度、摩擦系数、耐磨性能以及热处理对镀层组织结构的影响。实验表明:1.对于金刚石微粉复合镀,镀层耐磨性能的最佳工艺为:镀液中金刚石微粉含量2g/L,不另外添加表面活性剂,镀层热处理温度为400℃。2.对于纳米金刚石灰粉复合镀,镀层耐磨性能的最佳工艺为:镀液中金刚石灰粉含量为4g/L,添加SHP,相对含量为1:20,镀层热处理温度为400℃。3.对于爆轰金刚石黑粉复合镀,镀层耐磨性能的最佳工艺为:镀液中金刚石黑粉含量为8g/L,不另外添加表面活性剂,镀层热处理温度为360℃。并且,对这三种金刚石复合镀层进行比较,结果表明纳米金刚石黑粉复合镀层的综合性能最优。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 化学复合镀研究的意义
• 1.2 化学复合镀的研究现状
• 1.3 本文的研究背景和主要内容
• 第二章 化学复合镀概述
• 2.1 化学复合镀特点
• 2.2 化学复合镀层分类
• 2.3 化学复合镀液的组成
• 2.4 微细颗粒在复合镀液中的分散
• 2.4.1 微细颗粒在介质中的分散理论
• 2.4.2 微细颗粒的分散方法
• 2.5 化学复合镀共沉积机理
• 2.5.1 基质金属沉积机理
• 2.5.2 微细颗粒共沉积机理
• 2.6 本章小结
• 第三章 实验方法及过程
• 3.1 实验准备
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验仪器及设备
• 3.2 工艺流程
• 3.2.1 试样的预处理
• 3.2.2 金刚石的预处理
• 3.2.3 复合镀液的配制
• 3.2.4 复合镀层的后处理
• 3.3 性能检测
• 3.3.1 镀层硬度
• 3.3.2 镀层耐磨性评价
• 3.3.3 镀层摩擦系数
• 3.4 镀层形貌与组织结构
• 3.4.1 镀层表面形貌
• 3.4.2 镀层横截面形貌
• 3.4.3 镀层组织结构
• 3.5 本章小结
• 第四章 金刚石化学复合镀总体研究
• 4.1 试验方案设计
• 4.2 复合镀层硬度
• 4.2.1 试验结果及极差分析
• 4.2.2 工艺参数对复合镀层硬度的影响
• 4.3 复合镀层摩擦系数
• 4.3.1 试验结果及极差分析
• 4.3.2 工艺参数对复合镀层摩擦系数的影响
• 4.4 复合镀层耐磨性能
• 4.4.1 试验结果及极差分析
• 4.4.2 工艺参数对复合镀层耐磨性能的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 金刚石化学复合镀分组研究
• 5.1 试验方案设计
• 5.2 金刚石微粉化学复合镀
• 5.2.1 工艺参数对金刚石微粉复合镀层硬度的影响
• 5.2.2 工艺参数对金刚石微粉复合镀层摩擦系数的影响
• 5.2.3 工艺参数对金刚石微粉复合镀层耐磨性能的影响
• 5.3 金刚石灰粉化学复合镀
• 5.3.1 工艺参数对金刚石灰粉复合镀层硬度的影响
• 5.3.2 工艺参数对金刚石灰粉复合镀层摩擦系数的影响
• 5.3.3 工艺参数对金刚石灰粉复合镀层耐磨性能的影响
• 5.4 金刚石黑粉化学复合镀
• 5.4.1 工艺参数对金刚石黑粉复合镀层硬度的影响
• 5.4.2 工艺参数对金刚石黑粉复合镀层摩擦系数的影响
• 5.4.3 工艺参数对金刚石黑粉复合镀层耐磨性能的影响
• 5.5 金刚石化学复合镀比较
• 5.5.1 工艺参数对三组金刚石复合镀层硬度影响比较
• 5.5.2 工艺参数对三组金刚石复合镀层摩擦系数影响比较
• 5.5.3 工艺参数对三组金刚石复合镀层耐磨性影响比较
• 5.6 金刚石化学复合镀工艺优化
• 5.7 本章小结
• 第六章 镀层形貌及微观组织观察
• 6.1 镀层表面形貌
• 6.1.1 镀层磨损区域形貌
• 6.1.2 镀层未磨损区域形貌
• 6.2 镀层横截面形貌
• 6.3 镀层组织结构分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 对今后工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文