镍基纳米SiC复合电刷镀层性能分析

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,具有设备简便、工艺灵活、镀覆速度快、镀层种类多、结合强度高、适应范围广、对环境污染小等一系列优点,是机械零件表面修复与强化的有力手段。近年来,纳米技术的研究取得了较大的进步,已经把纳米颗粒与电刷镀液混合,制备出多种复合镀层,进一步提高了镀层的性能,满足零部件高性能维修的要求。本文采用选择了电刷镀电压、镀液温度和镀笔移动速度三个因素,每个因素4个水平,通过正交试验法确定了电刷镀镍层的最佳参数。然后将研磨出的不同浓度的纳米SiC粉末加入到快速镍镀液中,制备出不同的复合镀层,将其与相同参数条件下的纯镍镀层比较。利用粗糙度测量仪,可知电压由8V,10V,12V增加到14V时,镀液温度由50℃,55℃,60℃增加到65℃时,镀笔的移动速度由9 m/min,11 m/min, 13 m/min增加到15m/min时,试块的粗糙度均呈现出先减后增的趋势。即10V,55℃,11 m/min为粗糙度的最小值。同时,使用维氏硬度计,可知电压和镀笔的移动速度对试块的影响均呈递增趋势,而镀液温度是在60℃时出现极大值。综合考虑,拟定最优参数为10V,55℃,11m/min。球磨机将SiC研磨成纳米颗粒,并搅拌使之均匀分散在镀液中,浓度分别为4 g/L.8g/L、12 g/L、16g/L、20g/L。同样经过带CCD的光学显微镜分析表面形貌、表面镀层结合强度、耐蚀性,粗糙度测量仪测定试块表面粗糙度、摩擦磨损试验机测定摩擦系数、电子天平测量磨损失重等,得出结论：由于纳米颗粒自身表面活性强尺寸小,纳米SiC浓度过高和过低对镀层性质均有负面影响,性能相对比较好的是nSiC浓度为8g/L的镀层。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 电刷镀工艺简介及研究现状
• 1.2.1 电刷镀工艺的发展
• 1.2.2 电刷镀技术的应用
• 1.2.3 电刷镀原理
• 1.2.4 电刷镀镀液的特点
• 1.2.5 工艺特点
• 1.3 复合镀层概述
• 1.3.1 纳米粒子基本性质
• 1.3.2 复合镀层发展简史
• 1.3.3 镍基复合电刷镀耐磨层的研究现状
• 1.3.4 镍基复合电刷镀减摩层的研究
• 1.3.5 镍基复合电刷镀耐蚀层的研究现状
• 1.3.6 镍基复合电刷镀耐高温性的研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 试验设备与方法
• 2.1 试验主要设备和仪器
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 电刷镀电源
• 2.1.3 镀笔
• 2.1.4 电镀液
• 2.1.5 摩擦磨损试验机
• 2.1.6 电子天平
• 2.1.7 表面粗糙度仪
• 2.1.8 金相显微镜
• 2.1.9 维氏硬度计
• 2.1.10 纳米SiC粉末的制备
• 2.2 试验方案
• 2.2.1 摩擦表面形貌分析
• 2.2.2 耐蚀性分析
• 2.2.3 正交试验
• 2.3 试验设计
• 第3章 镀层的制备
• 3.1 镀镍层的制备方法
• 3.1.1 前处理
• 3.1.2 电净处理
• 3.1.3 活化处理
• 3.1.4 镀打底层
• 3.2 参数选择
• 3.2.1 电源电压对镀层质量的影响
• 3.2.2 镀液温度对镀层质量的影响
• 3.2.3 镀笔移动速度对镀层质量的影响
• 3.2.4 正交方案设计
• 3.3 镀层性质分析
• 3.3.1 粗糙度值测定
• 3.3.2 镀层硬度测定
• 3.4 纳米SiC镍基复合镀层的制备
• 3.4.1 纳米SiC制备
• 3.4.2 复合镀液的制备
• 3.5 本章小结
• 第4章 n-SiC/Ni复合镀层性能研究
• 4.1 n-SiC/Ni复合镀层的性能分析
• 4.1.1 复合镀层表面形貌分析
• 4.1.2 镀层硬度
• 4.1.3 镀层粗糙度
• 4.1.4 镀层结合强度
• 4.1.5 耐蚀性研究
• 4.2 摩擦性能分析
• 4.2.1 复合镀层摩擦系数
• 4.2.2 磨损量分析
• 4.3 磨损性能分析
• 4.3.1 磨损机理
• 4.3.2 镀层磨损表面形貌分析
• 4.4 纳米复合镀层强化机理初探
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历