复合电镀制备镍复合膜及其性能研究

论文摘要

耐磨材料因自身具备独特的功能性,现已发展成为新型材料领域中的一支主力军。而表面改性技术已经成为提高工程构件耐磨抗蚀性的有效手段。其中快速发展起来采用电镀制备耐磨复合镀层的方法,已成为制备耐磨复合材料的热点,在工程技术中获得广泛应用。本文根据耐磨材料的要求和电化学共沉积工艺的特点,对复合电镀法制备耐磨复合镀膜工艺进行了实验研究。选用不锈钢板作为电镀法制备Ni-SiC复合镀膜实验的基材,碳化硅作为第二相颗粒,并对其表面进行镀前处理。选取氨基磺酸镍镀液作为基础镀液,研究电镀工艺规范参数对Ni-SiC复合镀层形态与结构的影响,并通过金相显微镜、XRD及SEM对复合镀层进行表征分析。实验结果表明:电流密度、埋砂时间、镀液成分浓度是影响Ni-SiC镀层形态与结构的显著因素,镀液温度对复合镀层形态与结构的影响不大。通过因素影响实验,确定最佳电镀工艺参数。并以此为基础,以钢丝为基体复合电镀制备SiC线锯,并采用SEM对线锯的形态进行表征。实验进一步选用不锈钢板为基材,碳微球为第二相颗粒,氨基磺酸镍镀液为实验电镀液,制备镍-碳微球自润滑复合镀膜。通过金相显微镜、XRD及SEM对镍-碳微球复合镀膜进行表征分析,研究电镀工艺参数对镍-碳微球复合镀层形态与结构的影响。确定电镀法制备镍-碳微球自润滑复合镀膜的最佳电镀工艺参数。分析研究不锈钢基体、镀镍层、Ni-SiC复合镀层、镍-碳微球复合镀层的摩擦系数及其耐磨性能。研究结果表明:不锈钢基体摩擦系数约为0.80;镀镍层摩擦系数约为0.27;Ni-SiC镀层摩擦系数约为0.90;镍-碳微球镀层摩擦系数约为0.20。进而表明,Ni-SiC镀层具有较高的摩擦系数,为高摩擦镀层材料;镍-碳微球镀层具有较低的摩擦系数,为自润滑复合镀层材料。在摩擦磨损实验中,镍-碳微球复合镀层在30min内没有出现明显的磨损迹象;而镀镍层在两分钟时已被磨损耗尽。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据及意义
• 1.2 复合电镀制备镍复合膜的发展状况
• 1.2.1 复合电镀法制备耐磨镀层的发展状况
• 1.2.2 复合电镀法制备固结线锯的发展状况
• 1.3 电镀原理
• 1.4 复合电镀技术
• 1.4.1 复合电镀机理
• 1.4.2 复合电镀技术工艺
• 1.4.3 进行复合电镀的基本条件
• 1.4.4 复合电镀的影响因素
• 1.4.5 复合电镀特点
• 1.5 镀件镀前镀后处理
• 1.5.1 镀件镀前处理
• 1.5.2 镀件镀后处理
• 1.6 耐磨复合镀膜
• 1.6.1 自润滑复合镀膜
• 1.6.2 耐磨复合镀膜
• 1.7 本课题研究的主要内容及其章节安排
• 第2章 实验方法和内容
• 2.1 实验方案及步骤的确定
• 2.2 实验器材的选择
• 2.2.1 镀液的选择
• 2.2.2 阳极的选择
• 2.2.3 电镀设备的选择
• 2.3 镀件镀前处理
• 2.3.1 不锈钢板镀前处理
• 2.3.2 固结碳化硅线锯锯线的选择及镀前处理
• 2.3.3 镍阳极镀前处理
• 2.3.4 难熔性固体微粒镀前处理
• 2.4 镀液成分配比方案
• 2.5 电镀工艺参数的设定
• 2.6 镀后处理
• 2.7 本章小结
• 第3章 电镀Ni-SiC 复合镀层的结构形态性能分析
• 3.1 钢板基镀镍层XRD 检测
• 3.2 钢板基Ni-SiC 复合镀层XRD 检测
• 3.3 钢板基Ni-SiC 复合镀层形貌
• 3.3.1 电流密度对Ni-SiC 复合膜的影响
• 3.3.2 温度对Ni-SiC 复合膜的影响
• 3.3.3 埋砂时间对Ni-SiC 复合膜的影响
• 3.3.4 镀液浓度对Ni-SiC 复合膜的影响
• 3.4 钢板基Ni-SiC 复合镀层摩擦性能检测
• 3.5 钢丝基Ni-SiC 复合镀层XRD 检测
• 3.6 钢丝基Ni-SiC 复合镀层形貌
• 3.6.1 电镀时间对钢丝基Ni-SiC 复合膜的影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 电镀Ni-CMS 复合镀层的结构形态性能分析
• 4.1 钢板基 Ni-CMS 复合镀层 XRD 检测
• 4.2 钢板基 Ni-CMS 复合镀层形貌
• 4.2.1 电流密度对 Ni-CMS 复合膜的影响
• 4.2.2 埋砂时间对 Ni-CMS 复合膜的影响
• 4.2.3 温度对 Ni-CMS 复合膜的影响
• 4.2.4 镀液浓度对 Ni-CMS 复合膜的影响
• 4.3 钢板基 Ni-CMS 复合镀层耐磨性能检测
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢