微粉复合电刷镀工艺与镀层性能的研究

论文摘要

电刷镀技术从普通电刷镀、复合电刷镀到微纳米颗粒复合电刷镀的发展,是为了使装备零件满足在高速、重载等恶劣工况下的服役要求。采用微米颗粒复合电刷镀技术的目的是为了制备具有优良耐磨性能的微米颗粒复合电刷镀层。应用光学显微镜(OLYMPUSGX51)结合扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析手段对微米颗粒复合电刷镀层进行了研究,确定了制备厚铜的基础镀液的工艺条件。在此基础上研究了电刷镀过程中微粒含量、刷镀电压和电流密度等对形成的复合镀层中微粒含量和复合镀层组织性能的影响。结果表明:阴极电流密度对微粒在复合镀层中共沉积影响最大,其次是微粒在镀液中的含量和温度等。并在大量实验基础上,确定了选用镀液中硫酸铜含量为200g/L、SiC微粒粒径为3.5μm,制备复合镀层的最佳工艺:镀液中微米SiC颗粒含量为25g/L时,刷镀电压为8V,电流密度为1.0A/dm2。在该工艺条件下可以得到SiC微粒体积含量为5.96%,表面形貌细腻平整、晶粒细小、厚度达到0.15mm的镀层。对电刷镀制备的SiC微粒强化铜基复合镀层进行了硬度测试和耐磨性能的研究。结果表明复合镀层中均匀弥散分布的SiC微粒强化了镀层组织,提高了复合镀层的硬度,改善了复合镀层的耐磨性能,在与二氧化锆陶瓷球相互接触摩擦时,复合镀层的摩擦系数为0.14,而纯铜镀层的摩擦系数高于0.20。复合镀层的磨损机理兼具粘着磨损和磨粒磨损,并且由于镀层中SiC微粒的存在,与纯铜镀层相比,粘着磨损得到了抑制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 电刷镀技术的研究与发展
• 1.2.1 电刷镀技术的发展历程
• 1.2.2 电刷镀技术的特点
• 1.2.3 单一电刷镀层的发展现状
• 1.3 复合电刷镀层的发展现状
• 1.3.1 复合电刷镀层的研究进展
• 1.3.2 复合镀层的沉积机理
• 1.3.3 复合刷镀层研究中存在的问题
• 1.3.4 电刷镀铜基复合镀层的研究现状
• 1.4 本课题研究的主要内容和意义
• 1.4.1 课题研究意义
• 1.4.2 课题研究内容
• 第二章 微粉复合电刷度基础镀液工艺研究
• 2.1 概述
• 2.2 基础铜镀液工艺研究的实验方法
• 2.2.1 实验材料和实验设备
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 复合电刷镀基础铜镀液的工艺研究
• 2.3.1 刷镀工艺对沉积速度的影响
• 2.3.2 刷镀工艺对镀层质量的影响
• 2.3.3 刷镀工艺对镀层与基体的结合强度的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 电刷镀制备微粉复合镀层的材料与试验方法
• 3.1 镀层制备
• 3.1.1 基体材料
• 3.1.2 增强微粒
• 3.1.3 复合电刷镀液的制备
• 3.2 镀层组织结构分析
• 3.3 镀层硬度测试方法
• 3.4 镀层摩擦磨损性能测试与分析
• 3.4.1 球盘式摩擦磨损试验机
• 3.4.2 M-200 型摩擦磨损机试验方法和磨损示意
• 第四章 微粉复合电刷镀镀层的研究
• 4.1 电刷镀工艺对镀层中微粉含量的影响
• 4.1.1 刷镀电压和电流对镀层中微粒含量影响
• 4.1.2 镀液中微粒含量对镀层中微粒含量的影响
• 4.2 复合镀层的厚度
• 4.3 复合镀层形貌组织分析
• 4.3.1 镀液中SiC颗粒含量对复合镀层的表面形貌的影响
• 4.3.2 不同电刷镀工艺对镀层表面形貌的影响
• 4.4 复合电刷镀层的沉积与强化机理
• 4.4.1 复合电刷镀层的沉积机理分析
• 4.4.2 影响复合电刷镀沉积过程的因素
• 4.5 本章小结
• 第五章 微粉复合电刷镀层摩擦磨损性能的研究
• 5.1 概述
• 5.2 磨损实验
• 5.2.1 球盘式摩擦磨损实验
• 5.2.2 M-200 型摩擦磨损实验
• 5.3 影响微粉复合电刷镀层硬度的因素
• 5.3.1 镀液中SiC微粒含量对复合镀层显微硬度的影响
• 5.3.2 不同电刷镀工艺对复合镀层显微硬度的影响
• 5.4 影响复合镀层耐磨性能的因素
• 5.4.1 镀层中SiC微粒含量对镀层耐磨性能的影响
• 5.5 微粉复合镀层的强化和磨损机理探讨
• 5.5.1 微粉复合镀层的强化机理探讨
• 5.5.2 微粉复合镀层磨损机理探讨
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢