纳米Al_2O_3/Ni-P复合镀层的研究

【摘要】： 随着航空、机械、冶金、海洋等工业的发展,现有的单一镀层材料己难以满足某些特殊性能的要求。近年来,人们研究发现具有优异特性的纳米微粒材料加入镀液中得到的复合镀层具有比单纯金属镀层更优异的性能,因此纳米复合镀成为现代工业制取复合材料的一种先进方法。 本研究采用电化学镀的方法对低碳钢表面进行纳米复合镀。在试验过程中,对纯Ni镀层、纳米Al_2O_3/Ni复合镀层、Ni-P镀层及纳米Al_2O_3/Ni-P复合镀层的工艺参数进行优化选择,得出四种镀层的最佳工艺参数均为:电镀时间为8min,施镀温度60℃,电流密度为3.2A·dm~(-2);对于纳米复合镀层,最佳纳米Al_2O_3含量为8g/L。 研究对比了最佳施镀条件下镀层的显微硬度、耐磨性、抗氧化性及耐腐蚀性。与纯Ni镀层相比,纳米Al_2O_3/Ni复合镀层的显微硬度提高101HV,磨损失重减少0.0279mg·min~-~1·mm~(-2),氧化增重减少3.2189mg·h~(-1)。纳米Al_2O_3/Ni-P复合镀层与Ni-P镀层相比,前者的显微硬度提高105HV,磨损失重减少0.0393mg·min~(-1)·mm~(-2),氧化增重减少4.2459mg·h~(-1)。研究表明:纳米Al_2O_3/Ni-P复合镀层的硬度、耐磨性、抗氧化性及耐腐蚀性均为最好。X射线衍射图谱显示:纯Ni镀层和纳米Al_2O_3/Ni复合镀层为晶体结构,而Ni-P镀层和纳米Al_2O_3/Ni-P复合镀层为非晶态结构,晶化处理后,新生物相为Ni_3P。 研究表明:镀层为片层状生长,复合镀层的生长过程包括弱吸附和强吸附两个过程。分析认为:纳米复合镀层的强化机制为基质金属强化和纳米Al_2O_3的弥散强化。