镍基合金镀层的制备及其耐磨耐腐性能研究

摘要

镍基合金优良的耐磨性，耐腐蚀性已逐步取代了铬镀层，成为近年来研究的热点。到目前为止，已经有很多镍基合金的制备方法，其中脉冲电镀法因操作简便，重复性好而广为应用。本论文以 45 号钢为阴极，纯石墨板为阳极，通过脉冲电镀技术制备镍基合金镀层。选用硫酸镍为镍源，通过调节钨盐与/或磷盐的浓度、峰值电流密度等条件实现了Ni-W、Ni-P、Ni-W-P 合金的共沉积，研究了脉冲占空比，峰值电流密度对镍基合金镀层结构、镀层耐磨损性能以及耐磨蚀性能的影响。主要内容如下： (1) 以 NiSO4·6H2O和NaWO4·2H2O 为主盐制备 Ni-W 合金镀层，考察了不同占空比和不同电流密度对 Ni-W 合金镀层结构、耐磨性能、耐腐蚀性能、耐磨蚀性能的影响。对 Ni-W 合金镀层微观结构进行表征，结果表明：占空比由 20%增至 60%时增加，镀层结构先由晶态转变为混晶态后又转变为非晶态。随电流密度增加，镀层结构由晶态转变为非晶态。对镀层元素含量表征，结果表明镀层钨含量随占空比增加，先增加后降低， 50%Ni-W 合金镀层的钨含量最高。对 Ni-W 合金镀层耐磨防腐性能进行表征，结果表明占空比为 50%的 Ni-W 合金具有良好的耐磨性与耐腐蚀性；电流密度为 25A/dm2的 Ni-W 合金镀层具有良好的耐磨性，电流密度为 20A/dm2的 Ni-W 合金镀层有良好的耐蚀性。Ni-W 合金镀层的磨蚀行为中，腐蚀加速了材料的磨损。 (2) 以 NiSO4·6H2O和H3PO3为主盐制备 Ni-P 合金镀层，考察了占空比，电流密度对 Ni-P 合金镀层结构、耐磨性能、耐腐蚀性能、耐磨蚀性能的影响。对 Ni-P 合金镀层微观结构进行表征，结果表明：随占空比由 30%增至 50%时增加，晶粒尺寸逐渐减小，占空比由 50%增至 60%时，晶粒尺寸增大；随电流密度增加，镀层结构由非晶态→混晶态→晶态转变。对 Ni-P 合金镀层耐磨防腐性能进行表征，结果表明占空比为 50%的 Ni-P 合金具有良好的耐磨性，占空比为 60%的 Ni-P 合金镀层具有良好的耐腐蚀性；5A/dm2的 Ni-P 合金镀层具有小的磨损率， 15A/dm2的Ni-P 合金镀层有良好的耐蚀性。对 Ni-P 合金镀层耐磨蚀性能进行表征，结果表明：磨蚀过程中，镀层在表面形成钝化膜，磨损占主导作用。 (3) 以 NiSO4·6H2O 为主盐，NaWO4·2H2O 钨源，NaH2PO7·H2O 为磷源制备 Ni-W-P 合金镀层，考察了占空比，电流密度对 Ni-W-P 合金镀层 结构、耐磨性能、耐腐蚀性能、耐磨蚀性能的影响。对 Ni-W-P 合金镀层微观结构进行表征，结果表明：占空比与电流密度对 Ni-W-P 合金镀层结构影响较小，表现为非晶态结构。对 Ni-W-P 合金镀层耐磨防腐性能进行表征，结果表明占空比为 50%的 Ni-W-P 合金具有良好的耐磨性与耐腐蚀性；电流密度为 3A/dm2的 Ni-W-P 合金镀层具有良好的耐磨性与耐蚀性。对 Ni-W-P 合金镀层耐磨蚀性能进行表征，结果表明：磨损占主导作用。

目录

声明

第 1章 绪 论

1.1 引言

1.2 表面工程

1.3 脉冲电沉积技术

1.4 电沉积镍基合金的应用

1.5 选题目的及论文主要内容

第 2章 试验材料及检测方法

2.1 前言

2.2 试验仪器与试剂

2.3 电沉积镍基合金原理

2.4 镀层制备

2.5 镀层结构、形貌表征

2.6 镀层耐磨、防腐与耐磨蚀性能测试

第 3章 镍钨合金的制备及其性能的表征

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

第 4章 镍磷合金的制备及其性能的表征

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 实验结果与讨论

4.4 本章小结

第 5章 镍钨磷合金的制备及其性能的表征

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 实验结果与讨论

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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