不同h-BN含量Ni-P-WS_(2)-BN化学镀层的组织结构及磨损性能

摘要

目的通过化学镀共沉积技术在Ni-P-WS_(2)镀层中引入六方氮化硼(h-BN)纳米粉末,以进一步提升其硬度和耐磨性,改善其摩擦学性能。方法将六方氮化硼(h-BN)纳米粉末与二硫化钨(WS_(2))纳米粉末共沉积制备Ni-P-WS_(2)-BN复合镀层,并对其进行400℃×1 h的惰性气氛热处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、摩擦磨损试验机等对镀层的化学成分、组织结构及摩擦学性能进行表征,考察h-BN用量及热处理对复合镀层的影响。结果随着镀液中h-BN用量的增加,镀层中h-BN含量持续上升,镀层的表面粗糙程度先升高、后降低,胞块结构有致密化倾向,硬度由321HV_(0.1)上升至522HV_(0.1),磨损率从1.82×10^(-13)m^(3)/(N·m)降至0.95×10^(-13)m^(3)/(N·m),平均摩擦因数介于1.61~2.00,且呈先降后升的趋势(h-BN用量为3.0 g/L时达到最小值)。经热处理后,镀层硬度可达457~822HV_(0.1),磨损率从1.24×10^(-13)m^(3)/(N·m)降至0.31×10^(-13)m^(3)/(N·m),平均摩擦因数降至0.93~1.29。复合镀层的磨损以磨粒磨损机制为主。结论h-BN粉末的共沉积和400℃退火处理可显著提高复合镀层的硬度和耐磨性,大幅度降低摩擦因数和磨损率,改善复合镀层的综合性能。