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《浙江大学》 2006年
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无机类富勒烯二硫化钼的制备及其复合镀层的摩擦磨损性能

邹同征  
【摘要】:本文以金属表面低摩擦和高耐磨性能的材料为应用背景,对具有良好环境稳定性的固体润滑剂无机类富勒烯二硫化钼的合成方法、钢基体上的镍基复合镀层的制备工艺及其摩擦磨损性能进行了研究,并讨论了无机类富勒烯二硫化钼的形成机理及其在复合镀层摩擦磨损中的作用机制。 通过添加分散剂聚乙二醇,采用简单的化学沉淀法先获得了非晶球状前驱体三硫化钼,将前驱体在900℃下用氢气脱硫并保温8h结晶,制备了无机类富勒烯二硫化铝(IF-MoS_2)纳米颗粒。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和粒度分析仪对颗粒的微观结构和形貌进行了观察表征,考察了分散剂、脱硫温度和保温时间对IF-MoS_2形成的影响。通过添加分散剂,防止了球状前驱体在高温脱硫阶段的团聚现象,得到的MoS_2颗粒粒径随分散剂量的增加而减小;脱硫时,随着温度和保温时间的延长,MoS_2颗粒的结晶度提高,但颗粒大小和形状保持不变,直到过热时大部分颗粒会转变成层状结构的MoS_2。 利用化学共沉积法在钢基体上制备了Ni-P-(IF-MoS_2)复合镀层,在400℃下真空处理2h。采用X射线衍射分析了复合镀层退火前后的组织结构变化,光学显微镜测量了复合镀层的厚度,扫描电子显微镜对复合镀层的表面形貌进行了观察,利用质量法估算了IF-MoS_2纳米颗粒在复合镀层中的体积分数。复合镀层的沉积速率比纯镍镀层的沉积速率高,且随镀液中IF-MoS_2浓度的增加,复合镀层的沉积速率逐渐提高;复合镀层中IF-MoS_2颗粒的体积分数也随镀液中IF-MoS_2浓度的增加而提高,并逐渐趋于饱和;经退火处理后,镀层由非晶态转变成晶态,伴有Ni_3P硬质相产生;复合镀层表面相对较光滑,IF-MoS_2纳米颗粒在镀层中分散良好,并均匀嵌入在复合镀层中。 用维氏硬度计和涂层附着力自动划痕仪分别测试了化学沉积Ni-P-(IF-MoS_2)复合镀层的硬度和结合力,用销—盘式摩擦试验仪和球—盘式微摩擦磨损试验机评估了复合镀层的滑动摩擦性能,并采用扫描电子显微镜观察了复合镀层的表面磨损形貌。实验结果表明:复合镀层的硬度较高,与基体的结合力良好,硬度随镀层中IF-MoS_2纳米颗粒体积分数的增加而提高;复合镀层摩擦系数和磨损率也较小,并随IF-MoS_2纳米颗粒体积分数的增加而降低;与Ni-P-(2H-MoS_2)复合镀层相比较,Ni-P-(IF-MoS_2)复合镀层具有更好的摩擦磨损性能和环境稳定性。说明IF-MoS_2纳米颗粒在复合镀层中的均匀分布对镀层起到了强化作用,提高了镀层的硬度,同时由于其特殊的形状和结构,具有良好的环境稳定性,在摩擦磨损过程中,还起到了抗磨减摩作用。Ni-P-(IF-MoS_2)复合镀层是一种具有优异摩擦磨损性能和良好环境稳定性的先进复合材料。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG174

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