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Ni/石蜡自润滑复合材料的电沉积制备及其性能研究

翁俊飞  
【摘要】:自润滑复合材料由于其优异的摩擦性能在工业领域得到了广泛的应用。本文设计并电沉积制备了Ni/石蜡复合材料,利用石蜡熔点低的性质和摩擦生热的特点,实现了原位液态自润滑。 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为阳离子表面活性剂,将石蜡与CTAB水溶液的混合物加热至80℃后在机械搅拌和超声振荡的共同作用下自然冷却制备石蜡乳液。石蜡乳液中的石蜡颗粒平均在1μm左右,搅拌速度增加,石蜡颗粒变小。SEM图像表明乳液中石蜡颗粒呈球形。 将石蜡乳液引入到氨基磺酸镍镀液中,通过直流电沉积制备了Ni/石蜡复合材料。稀硝酸腐蚀后的表面SEM图像可以清楚地看到石蜡颗粒被成功地镶嵌到了Ni基体中。随着镀液中石蜡浓度的增加,复合材料中石蜡含量增加,在1.8g/L的浓度下石蜡复合量达到12.33vol%。石蜡复合量随着电流密度的增加而减小。研究了搅拌方式对镀层表面质量的影响,相比磁力搅拌,机械搅拌能够更有效地使镀液流动均匀,镀层质量更好。镀液中加入糖精会使纯Ni镀层的择优取向由绝对的Ni(200)变成Ni(111),而且细化了晶粒,但含糖精的复合镀层择优取向又变回到Ni(200),晶粒比含糖精的Ni镀层大,但比不含糖精的Ni镀层小。随着石蜡复合量的增加,镀层的显微硬度逐渐降低。 利用球盘摩擦磨损试验机对镀层的摩擦性能进行了研究。2.38vol%镀层的摩擦性能和Ni镀层相似,摩擦系数很高,在0.7以上。5.85vol%和7.12vol%镀层的摩擦系数相比Ni镀层有所改善,但不明显。9.65vol%镀层的摩擦系数显著降低,达到0.15左右。石蜡复合量增加后,镀层的磨损率增加。Ni镀层和5.85vol%镀层的磨损机理主要是剥层磨损和氧化磨损,同时发生了从对磨件向镀层的物质转移。9.65vol%镀层的磨损机理为塑性涂抹。本文还讨论了摩擦载荷与摩擦转速对镀层摩擦性能的影响。


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