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镍基纳米SiO_2复合镀层的制备及性能研究

董栋  
【摘要】: 本文将可分散性纳米SiO_2微粒在不添加分散剂情况下引入镀液,采用化学镀方法制备了Ni-P-SiO_2复合镀层,对Ni-P-SiO_2化学镀工艺进行了探讨和优化,考察了施镀工艺对其力学性能以及摩擦学性能的影响。 采用化学镀方法制备了微米ZrO_2-纳米SiO_2的复合掺杂的复合镀层,讨论了微米ZrO_2-纳米SiO_2不同配比对复合镀层摩擦学性能的影响,并制备了超疏水复合镀层,对其摩擦学行为进行了研究。 利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等现代分析工具,对Ni-P、Ni-P-SiO_2、Ni-P-SiO_2-ZrO_2复合镀层的结构、表面形貌、组成、以及力学性能等进行了分析研究。用UMT-2多功能摩擦磨损试验机研究了复合镀层的摩擦磨损特性,并对磨损机理作了初步探讨。 研究结果表明,工艺参数的合理选择直接影响镀层的摩擦学性能,复合镀液中加入适量的纳米SiO_2有利于得到优异的耐磨复合镀层。Ni-P合金镀层和Ni-P-SiO_2复合镀层的耐磨性均远好于调质态45钢,Ni-P-SiO_2具有更低的摩擦系数。Ni-P非晶态镀层和Ni-P-SiO_2复合镀层最佳热处理温度均为400℃,Ni-P非晶态镀层和复合镀层分别具有最高的硬度和最小的摩擦系数。Ni-P合金镀层的磨损机制主要有粘着磨损、磨料磨损。而Ni-P-SiO_2复合镀层则可大大提高其抗磨损能力。当纳米SiO_2与微米ZrO_2的质量百分比为1:1时可以获得具有超疏水性能的Ni-P-纳米SiO_2-微米ZrO_2复合镀层,该复合镀层在水润滑下表现出优异的摩擦学性能。


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