收藏本站
《大连理工大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超声—电沉积镍基TiN纳米复合镀层的研究

夏法锋  
【摘要】: 复合电沉积技术是在镀液中加入不溶性微米或纳米固体粒子(如TiN、AlN、SiC和Al_2O_3等),通过电沉积的方式,使固体粒子与基质金属离子共同沉积的一种方法。纳米复合镀层由于具有良好的光学非线性、磁性以及机械性能(如高强度、高硬度和良好的耐磨性能),近年来成为广泛研究的热点。目前,纳米复合镀层的研究还处于探索阶段,纳米粒子和基质金属晶粒的共沉积理论还不完善;纳米复合镀层的制备工艺、纳米粒子在镀液和镀层中的均匀分散问题以及纳米粒子在镀层中的作用机制等方面的研究还显得比较薄弱,严重制约着有关纳米复合镀层的进一步研究和应用。本论文以镍基TiN纳米复合镀层为研究对象,采用理论分析与实验研究相结合的方法,对超声-电沉积镍基TiN纳米复合镀层的制备工艺和主要性能进行研究,并利用BP神经网络对镍基TiN纳米复合镀层的粒子复合量和显微硬度建立网络预测模型。 本论文从镍基TiN纳米复合镀层的制备机理入手,首先采用超声-电沉积法制得镍基TiN纳米复合镀层。研究分析了超声波功率、脉冲电流密度、脉冲占空比、TiN粒子悬浮量以及表面活性剂对镍基TiN纳米复合镀层显微组织、显微硬度以及镀层中TiN粒子复合量的影响。同时,利用正交试验法对超声-电沉积镍基TiN纳米复合镀层的工艺参数进行优化。实验结果表明,超声-电沉积的主要工艺参数对镍基TiN纳米复合镀层显微硬度和TiN粒子复合量的影响主次顺序为:纳米TiN粒子的悬浮量>超声功率>电流密度>占空比>表面活性剂浓度。采用超声-电沉积方法制备镍基TiN纳米复合镀层的最佳工艺参数为:镀液温度50℃,pH=4.5,复合电沉积时间50min,TiN粒子悬浮量8g/l,电流密度5A/dm~2,占空比40%,表面活性剂浓度100mg/l,超声功率200W。 其次,本论文首先简述了超声波在介质中的作用机理。然后,研究了不同的搅拌方式对镍基TiN复合镀层表面形貌、显微组织结构、镀层中TiN粒子复合量以及镀层磨损量的影响,探讨了超声波在电沉积镍基TiN纳米复合镀层中的作用。并对镍基TiN纳米复合镀层进行表征。研究结果表明,超声波在电沉积镍基TiN复合镀层过程中,具有明显的搅拌分散作用、强化促进作用以及细化TiN粒子和镍晶粒作用等。XRD分析表明,在机械搅拌-电沉积制得的复合镀层中,镍晶粒和TiN粒子的平均粒径分别为119.3nm和56.7nm:而在超声-电沉积制得的复合镀层中,镍晶粒和TiN粒子的平均粒径分别为74.6nm和34.8nm。对镀层表面XPS分析表明,在镍基TiN纳米复合镀层表面存在零价态的镍和Ti元素。AFM分析表明,电沉积镍镀层的表面均方根粗糙度、平方粗糙度和最大高度粗糙度分别为Rms=48.213nm、Ra=39.567nm和Rmax=339.28nm;机械搅拌-电沉积镍基TiN纳米复合镀层的表面均方根粗糙度、平方粗糙度和最大高度粗糙度分别为Rms=27.427nm、Ra=21.857nm和Rmax=174.74nm;超声-电沉积镍基TiN纳米复合镀层的表面均方根粗糙度、平方粗糙度和最大高度粗糙度分别为Rms=19.242nm、Ra=15.719nm和Rmax=125.53nm。这说明超声波对纳米粒子的搅拌分散作用明显超过机械搅拌所能达到的剧烈程度。 为了研究镍基TiN纳米复合镀层的主要性能,分别采用机械搅拌-电沉积法和超声-电沉积法制得镍基TiN纳米复合镀层和镍镀层。利用显微维氏硬度计、涂层附着力划痕仪、腐蚀法、中性盐雾试验法(NSS)以及磨损试验机对镍基TiN纳米复合镀层和镍镀层的显微硬度、结合力、孔隙率、耐腐蚀性能和耐磨性能等进行对比研究分析。在此基础上,探讨了镍基TiN纳米复合镀层的耐腐蚀性和耐磨性机理。研究结果表明,镍基TiN纳米复合镀层不仅具有较高的显微硬度、耐腐蚀和耐磨损性能,还具有较低的孔隙率和摩擦系数。其显微硬度大约为镍镀层的2倍左右;其孔隙率约为镍镀层的1/3左右;其磨损量为镍镀层4倍左右。但其结合力与镍镀层相差不大,结合力都在60~70N之间。耐腐蚀性能实验表明,试样的平均腐蚀速率大小依次顺序为:45钢>机械搅拌-电沉积镍镀层>超声-电沉积镍镀层>机械搅拌-电沉积镍基TiN纳米复合镀层>超声-电沉积镍基TiN纳米复合镀层。 最后,利用BP神经网络对超声-电沉积制备镍基TiN纳米复合镀层的TiN粒子复合量和显微硬度进行建模预测。预测结果表明,所建BP网络预测模型的预测误差相对较小,最大相对误差为5.43%。说明BP网络预测模型的拟合效果较好,准确率较高。本BP网络预测模型的建立,为试验数据的处理提供了一种新途径。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB304

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杨蕊;马春华;;热处理对Ni-SiC镀层表面形貌和性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张干;三价铬体系超声—脉冲电沉积Cr/SiC复合镀层的研究[D];湖南工业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甘雪萍,戴曦,张传福;超声空化及其在电化学中的应用[J];四川有色金属;2001年03期
2 黄新民,吴玉程,郑玉春;纳米颗粒对复合镀层性能的影响[J];兵器材料科学与工程;1999年06期
3 林武滔,念保义,王铮敏;超声强化姬松茸多糖的提取及其机理分析[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2004年03期
4 李小华,马美华,张长丽;Cu-Sn-P-ZnCr_2S_4纳米复合化学镀层制备初探[J];表面技术;2002年06期
5 付川,祁俊生;正交试验优化电镀Zn-Ni-P合金工艺[J];表面技术;2003年06期
6 赵飞,朱荻,薛玉君,张文峰;工艺参数对Ni-纳米La_2O_3复合电沉积的影响[J];表面技术;2004年02期
7 刘福春,韩恩厚,柯伟;纳米复合涂料的研究进展[J];材料保护;2001年02期
8 郑筱梅,李自林;用均匀设计试验优化镀液组成[J];材料保护;2001年04期
9 郭忠诚,朱晓云,翟大成,杨显万;电沉积RE-Ni-W-P-SiC复合材料镀层的阴极过程[J];材料保护;2001年07期
10 杨建明,朱荻,雷卫宁;电沉积法制备纳米晶材料的研究进展[J];材料保护;2003年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甘雪萍,戴曦,张传福;超声空化及其在电化学中的应用[J];四川有色金属;2001年03期
2 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的特性[J];四川有色金属;2002年03期
3 伍军,刘鹏,吴潘,张昭;超声波场中硫酸氧钛的水解研究[J];四川有色金属;2003年03期
4 任成军,李大成,钟本和,周大利,刘恒,龚家竹;影响TiO_2光催化活性的因素及提高其活性的措施[J];四川有色金属;2004年04期
5 徐丽君;李亮;陈六限;李兴华;刘知路;;攀西地区钒钛磁铁矿综合回收利用现状及发展方向[J];四川有色金属;2011年01期
6 严海标,陈名华,郦华兴;聚合物/无机纳米复合材料的制备及应用[J];工程塑料应用;1999年08期
7 刘晓明;刚性微粒对硬聚氯乙烯性能的影响[J];工程塑料应用;1999年12期
8 张文栓,徐洪霞,杨超,夏明;纳米粒子增强增韧聚合物的研究进展[J];工程塑料应用;2000年06期
9 张怀中,郭长华,邓如生;尼龙在汽车工业中的应用[J];工程塑料应用;2001年11期
10 欧玉春,方晓萍,郭庭泰,冯宇鹏;高性能聚合物/刚性粒子复合材料制备的新技术[J];工程塑料应用;2001年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴玉程;;功能涂层技术研究与应用进展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 钟富德;周泽前;钟付先;张辉华;黎全英;刘世若;;导电涂料的研制、生产及应用[A];中国电子学会化学工艺专业委员会第五届年会论文集[C];2000年
3 屠振密;张景双;屠晓明;;环境无害化电镀的研究、使用和发展[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
4 邵光杰;王海燕;马焕明;荆天辅;姚枚;;离心高速电沉积Ni-SiC复合镀层的研究[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
5 李宁;黎德育;袁国伟;梁国柱;张王林;;铝上一次浸锌工艺的开发[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
6 邵光杰;秦秀娟;陈闽子;姚枚;;稀土对电沉积Ni-P合金镀液性能的影响[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
7 王宏智;姚素薇;;Ni/SiC梯度镀层的电化学制备及表征[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
8 郑筱梅;李自林;苏苹;;全光亮化学镀镍工艺研究[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
9 徐瑞东;郭忠诚;朱晓云;翟成成;;化学镀锡最佳工艺条件的优化[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
10 姚素薇;余碧涛;刘恒权;张卫国;;单分子膜上电沉积银的研究[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李冀辉;以鳞片石墨为原料的多功能碳材料的制备与应用研究[D];河北大学;2009年
2 王永东;氩弧熔敷原位自生颗粒增强镍基复合涂层研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 谭淑媛;几种稀土发光材料的合成及发光性质的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
5 卫秀成;核壳结构纳米功能复合材料的制备、结构及性能研究[D];兰州大学;2010年
6 张勇;纳米碳纤维的批量制备技术与装置研究[D];湖南大学;2010年
7 赵世华;ZnO纳米阵列的制备和稀土掺杂工艺及其发光性能的研究[D];湖南大学;2010年
8 周红洋;硫属化合物纳米材料的可控性合成与表征[D];中国科学技术大学;2010年
9 杜海军;石墨烯和荧光碳纳米颗粒的制备及其电化学特性的研究[D];华南理工大学;2010年
10 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 殷雪萌;烧结温度与升温速率对牙科可切削硅藻土全瓷材料性能影响的实验研究[D];南京医科大学;2010年
2 张旭;纳米CeO_2-TiO_2复合介孔材料的制备及性能[D];河北大学;2009年
3 李艳冰;二元稀土氟化物的控制合成及光学性能研究[D];安徽工程大学;2010年
4 曹晶晶;烧结NdFeB永磁材料化学镀Ni-Co-P合金防护层研究[D];河南理工大学;2010年
5 宋家勇;安林煤矿炮放面矿压显现规律及顶煤冒放性预测研究[D];河南理工大学;2010年
6 齐天骄;铟锡氧化物纳米微粒表面修饰研究及其悬浮液的制备[D];中国工程物理研究院;2010年
7 姜丽红;功率超声对流动A356熔体半固态组织的影响研究[D];南昌航空大学;2010年
8 窦志强;SHS法制备TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的组织及形成机理研究[D];山东科技大学;2010年
9 王青尧;锑基纳米材料的水热法制备及表征[D];山东科技大学;2010年
10 王金良;造型用酯硬化酚醛树脂体系研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张琦,关山,胡如南;热处理温度对硬铬镀层性能的影响[J];北京航空航天大学学报;2002年04期
2 ;Effect of nano-SiC particles on the corrosion resistance of NiP-SiC composite coatings[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2009年04期
3 黄辉,林志成;表面活性剂在Ni-SiC复合电镀中的作用及机理[J];材料保护;1997年01期
4 谭澄宇,郑子樵,陈准;Ni-Al_2O_3纳米复合电镀工艺的初步研究[J];材料保护;2003年04期
5 李小莉;许韵华;杨玉国;袁逖;邹浩明;;高频脉冲电沉积Ni-SiC镀层在H_2SO_4溶液中的耐蚀性能[J];材料保护;2009年11期
6 桑付明,成旦红,曹铁华,袁蓉,徐伟一;电沉积技术制备Ni-纳米SiO_2复合镀层的研究[J];电镀与精饰;2004年03期
7 杨建桥;梁博;;弹簧钢表面Cr-SiC复合电镀工艺及镀层性能[J];腐蚀与防护;2008年03期
8 雷华山;何湘柱;舒绪刚;;Cr-α-Al_2O_3复合电沉积工艺[J];腐蚀与防护;2009年12期
9 王天旭;蒙继龙;胡永俊;;热处理对铝合金化学镀镍-钨-磷镀层组织性能的影响[J];机械工程材料;2008年01期
10 舒绪刚;何湘柱;黄慧民;李大光;谢绍俊;雷华山;赵国鹏;;电沉积Cr/ZrO_2复合镀层的结构和摩擦性能[J];中南大学学报(自然科学版);2010年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 常立民;脉冲电沉积(Ni-Co)/Al_2O_3复合镀层及其性能研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张学玲;铬基耐磨复合镀层的制备及性能研究[D];江苏大学;2006年
2 李忠学;Cr-Al_2O_3复合镀层的制备与研究[D];江苏大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甘雪萍,戴曦,张传福;超声空化及其在电化学中的应用[J];四川有色金属;2001年03期
2 李兰,朱晓光,梁涵渊,王德禧;PP/硅灰石/EPDM体系组分与形态结构对冲击韧性的影响[J];工程塑料应用;1995年05期
3 井玉安,胡林,张玉华;人工神经网络在热轧宽厚板性能预测中的应用[J];鞍山钢铁学院学报;2002年01期
4 黄新民,吴玉程,郑玉春;纳米颗粒对复合镀层性能的影响[J];兵器材料科学与工程;1999年06期
5 杜令忠,徐滨士,董世运,杨华,吴毅雄;纳米复合镀层的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2004年03期
6 王印月,许怀哲,张仿清,陈光华;反应溅射生长的a-Si:H/a-Ge:H超晶格光学性质研究[J];半导体学报;1991年12期
7 孙榆芳,杨德钓,孙冬柏,师玉英;络合剂对Ni-P化学镀层耐蚀性的影响[J];北京科技大学学报;1994年S1期
8 朱立群,杨德钧,杉山和夫;非晶态Ni-W,Ni-W-B合金镀层的高温氧化性能[J];北京科技大学学报;1996年S2期
9 黄新民,吴玉程,谢跃勤,宋皖英;Ni-P-纳米TiO_2化学复合镀层[J];中国表面工程;2001年03期
10 涂伟毅,徐滨士,董世运;复合电沉积机理现状及对纳米复合电刷镀机理研究的启示[J];中国表面工程;2003年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘辉义;护栏热浸镀铝技术[J];表面技术;1995年01期
2 杜建科,杨海涛,闵锁田,任柏林,甄宝勤;聚合氯化铝的制备工艺研究[J];汉中师范学院学报;1995年06期
3 张刚生,赵书玉;钙基膨润土制备活性白土的实验研究[J];矿产与地质;1995年Z1期
4 钟林;2—甲氧基—6—萘乙酮合成新工艺[J];四川化工;1995年S4期
5 褚淑兰,苏凤礼,仵凤滨;亚麻原料化学成份与粗纱煮漂工艺[J];黑龙江纺织;1996年02期
6 马炯;3kt/a食品级磷酸装置设计概要[J];硫磷设计与粉体工程;1997年03期
7 金立琼,金汉强;用硫酸铵和氯化钾制取硫酸钾专利技术[J];硫磷设计与粉体工程;1997年03期
8 杨汝斌;鲭鱼鱼脯的研制[J];渔业现代化;1998年04期
9 方伟,许云;环氧改性聚氨酯鳞片涂料的工艺研究[J];化工新型材料;1998年09期
10 翟光校;乙醇氧化法生产乙酸的节能工艺[J];河南化工;1998年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张文玲;;配合料粒化工艺在平板中的应用研究[A];中国硅酸盐学会玻璃分会2009年全国玻璃科学技术年会论文集[C];2009年
2 李岩;林龙;;浅析双偏心轴加工工艺及工装[A];陕西省焊接学术会议论文集[C];2006年
3 施景琪;顾问;王振民;;JF型细纱牵伸形式及工艺与成纱质量[A];无锡明珠杯2006全国提高纱线质量暨纺纱器材创新产品应用技术研讨会论文集[C];2006年
4 黄思龙;梁家珊;;柳钢35t转炉方坯连铸机系统优化措施[A];2007年度泛珠三角十一省(区)炼钢连铸年会论文专辑[C];2007年
5 李学英;;李楼镜铁矿的选矿技术研究与展望[A];冀晋琼粤川鲁六省金属学会第十五届矿山学术交流会论文集[C];2008年
6 陈华辉;赵会友;马向东;邢建东;高义民;李卫;;我国耐磨材料的使用与发展概况[A];中国特殊钢年会2005论文集[C];2005年
7 刘帆;;高性能混凝土井壁预制工艺的研究[A];矿山建设工程新进展——2005全国矿山建设学术会议文集(上册)[C];2005年
8 孟庆茹;;绝热硝化法生产硝基苯工艺的进展[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年
9 何凤艳;;玻璃钢排水管道的研究[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年
10 李毅挺;;集装箱用板的研制与开发[A];2008年河北省轧钢技术与学术年会论文集(下)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李继学 吕志英;“智力工艺”向我们走来[N];解放军报;2002年
2 本报记者 陈拓;高雅生活从这里开始[N];中国国门时报(中国出入境检验疫报);2000年
3 王峻峰;木材假 工艺更假[N];江苏经济报;2000年
4 常庆昌;“亚太”品牌的“打造工艺”[N];厂长经理日报;2002年
5 建信;建材行业将淘汰一批落后工艺[N];经济信息时报;2000年
6 本报记者 李培森;建材行业的淘汰设备及落后工艺西行亮“红灯”[N];中国机电日报;2001年
7 秦普;我国链条产品将有较大发展[N];中国乡镇企业报;2001年
8 李雨田;特种印刷工艺漫谈[N];中国包装报;2000年
9 黄翊华;苏州民间老工艺呼唤新生命[N];市场报;2002年
10 ;《手工编织工艺精品》[N];中国新闻出版报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 夏法锋;超声—电沉积镍基TiN纳米复合镀层的研究[D];大连理工大学;2009年
2 田海燕;电泳—电沉积镍基纳米复合镀层及其性能的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
3 张恒;枳朴方中空栓防治术后肠粘连机制研究[D];广州中医药大学;2009年
4 杜玉洪;弱凝胶-表面活性剂复合调驱技术应用基础研究[D];西南石油学院;2005年
5 侯峰岩;脉冲电沉积Ni-ZrO_2纳米复合镀层的制备、表征及机理研究[D];天津大学;2005年
6 姚树玉;莫来石连续纤维制备工艺的研究[D];机械科学研究总院;2006年
7 彭桂兰;玉米淀粉湿法加工浸泡机理、工艺及智能专家系统的研究[D];吉林大学;2006年
8 郜锦侠;4H-SiC隐埋沟道MOSFET理论和实验研究[D];西安电子科技大学;2005年
9 韩玉珠;高压脉冲电场常温快速提取中国林蛙多糖工艺机理研究[D];吉林大学;2006年
10 赵辉;木材压缩弯曲理论及其设备研究[D];东北林业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周丹丹;SHS法制备铁氧体材料的探索性研究[D];四川大学;2005年
2 何常青;轿车直齿圆锥齿轮冷精锻工艺研究[D];华中科技大学;2005年
3 阿曼古丽·尤努斯;和田地毯文化及其变迁研究[D];新疆师范大学;2008年
4 郭小燕;现代玻璃艺术的平面造型语言研究[D];清华大学;2005年
5 杨雪;葛根素注射液的研制[D];吉林大学;2008年
6 姬红明;硫氰酸红霉素提取及其转碱母液回捞工艺的优化[D];西北大学;2008年
7 姜洪;民用锁具造型艺术研究[D];吉林大学;2009年
8 张宝堂;98%纯度厚朴酚、和厚朴酚工业生产工艺研究[D];湖南中医药大学;2008年
9 王明刚;关于现代沙发设计的研究[D];中南林学院;2005年
10 李成秀;卡房高砷锡石硫化铜矿粗粒浮选新工艺研究[D];昆明理工大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026