Ni-P-石墨自润滑镀层的化学复合镀工艺及其性能研究

论文摘要

在航空航天领域及现代工业某些领域,材料的工作环境发生了巨大的变化,在高温、低温、真空、密封等极端条件下,传统的润滑剂失去了作用,因此开发自润滑材料具有很大的意义。本文采用化学沉积方法制备了Ni-P-石墨自润滑复合镀层。本文针对在Ni-P-石墨化学复合镀过程中镀液易分解,在镀层中石墨颗粒分散不均匀等难题,采用平行试验、正交试验系统地研究了主盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、表面活性剂、石墨添加量、温度、PH值等众多因素对镀液稳定性、镀速、镀层性能的影响,研究了石墨在镀液中的分散,特别着重考察了表面活性剂对石墨表面改性的作用,最后得出了优化配方。在优化工艺条件下,制备出了石墨分散均匀、耐磨减摩性优良、耐腐蚀的自润滑复合镀层,并运用SEM、XRD、显微硬度仪、摩擦磨损试验机等考察了复合镀层的微观形貌、组织结构、显微硬度、摩擦系数、磨损量、耐蚀性等,结果表明:Ni-P-石墨复合镀层就是Ni-P合金镶嵌着石墨微粒的镀层,其硬度、耐蚀性与Ni-P镀层差别不大,但其动态摩擦系数、磨损量在相同条件下比Ni-P镀层低的多,表现出优异的耐磨减摩性能。另外还考察了热处理对镀层的组织结构、性能的影响,结果表明400℃热处理后,镀层组织完全晶化,硬度、耐磨减摩性提高,但耐蚀性有所下降。最后对本文涉及到的几个重要问题如,化学镀镍沉积、镀液稳定性、化学镀液中颗粒的分散、化学复合镀的共沉积进行了理论分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 自润滑复合材料的应用
• 1.3 自润滑复合镀层的制备方法
• 1.3.1 化学镀的特点及其应用
• 1.3.2 化学复合镀及其应用
• 1.4 本课题国内外研究现状及发展趋势
• 1.5 本课题的研究意义及主要内容
• 1.5.1 本课题的研究意义
• 1.5.2 本课题研究的主要内容
• 第二章 石墨分散
• 2.1 我国的石墨发展状况
• 2.2 石墨的性能特点
• 2.3 石墨分散处理
• 2.4 表面活性剂改性石墨试验
• 第三章 实验过程及工艺研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 实验装置
• 3.1.4 实验方法
• 3.2 工艺研究
• 3.2.1 工艺流程
• 3.2.2 镀前预处理
• 3.2.3 工艺参数确定
• 3.2.4 镀液配置
• 第四章 试验结果及讨论
• 4.1 镀层表面形貌
• 4.1.1 镀层表面质量
• 4.1.2 镀层表面粗糙度
• 4.2 镀层微观形貌及影响因素分析
• 4.2.1 微观形貌
• 4.2.2 基体表面粗糙度对复合镀层微观形貌的影响
• 4.2.3 工艺参数对复合镀层微观形貌的影响
• 4.3 镀层组织结构、成份分析
• 4.4 镀层性能测试与分析
• 4.4.1 镀层显微硬度
• 4.4.2 镀层的结合力
• 4.4.3 镀层摩擦磨损性能
• 4.4.4 镀层耐蚀性分析
• 第五章 复合镀的几个重要问题
• 5.1 化学镀镍沉积机理
• 5.1.1 初生态氢的产生
• 5.1.2 镍离子的还原和磷的生成
• 5.1.3 镍核的生长方式
• 5.2 化学镀液的稳定
• 5.2.1 镀液成分浓度的影响
• 5.2.2 镀液pH值的影响
• 5.2.3 镀液温度的影响
• 5.3 复合镀沉积机理
• 5.4 颗粒的分散
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文