电沉积Ni-P合金及Ni-P-ZrO纳米复合镀层的研究

摘要

本文采用电沉积方法，对亚磷酸体系Ni-P合金及Ni-P-ZrO2纳米复合镀层的工艺进行了研究，探讨了电沉积工艺参数及热处理温度对镀层表面形貌、组织结构与性能的影响，研究和分析了Ni-P合金及其纳米复合镀层的耐磨性能及耐磨机理。　　电沉积Ni-P合金的工艺研究表明，镀层中的P含量受镀液中H3PO3浓度和电流密度影响，在30g/L以内增加镀液中H3PO3浓度，可提高镀层中的P含量；增大电流密度，镀层P含量下降；提高施镀温度和电流密度均使沉积速度增大。　　对热处理后Ni-P合金镀层的XRD分析表明，Ni-11.3wt％P镀层随温度升高逐步发生的晶化过程为：非晶态→Ni5P2亚稳相+Ni3P+Ni固溶体→Ni3P+Ni，其间有亚稳中间相Ni5P2出现；而Ni-4.3wt％P镀层随温度升高发生Ni3P相的沉淀析出和聚集长大。　　电沉积Ni-P-ZrO2纳米复合镀层的工艺研究发现，适当增加镀液中ZrO2粒子的浓度、加大搅拌强度，可提高镀层中的粒子含量；增大阴极电流密度，镀层表面粒子含量随之增加，而镀层内部的粒子含量却随之减少；镀层中粒子含量随pH值增大而增加，pH值＞1.3时反之;XRD分析结果表明，ZrO2纳米粒子的存在，不影响Ni-P基质合金的非晶态结构及其在适当热处理温度下的晶化过程，但晶化温度有所提高。　　经不同温度热处理后，发现随着热处理温度的升高，Ni-4.3wt％P合金镀层、Ni-11.3wt％P非晶态镀层及Ni-P-ZrO2纳米复合镀层的硬度明显提高，耐磨性随之增强。但Ni-11.3wt％P及Ni-P-ZrO2复合镀层获得最佳耐磨性时，与其最高硬度值不对应。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.2电镀合金

1.2.1功能性合金

1.2.2防护性合金

1.2.3装饰性合金

1.2.4非晶态合金

1.2.5纳米合金

1.3复合镀层

1.3.1复合镀层的分类及应用

1.3.2复合电沉积的基本原理

1.4电沉积Ni-P合金

1.4.1电沉积Ni-P合金的优越性

1.4.2电沉积Ni-P合金的工艺研究

1.4.3 Ni-P合金的沉积机理

1.4.4 Ni-P合金的结构与性能特点

1.4.5 Ni-P合金镀层的应用

1.5纳米复合镀

1.5.1纳米材料的的结构和性能

1.5.2纳米ZrO2的结构和性能

1.5.3纳米复合镀层的结构及性能特点

1.5.4纳米复合镀的工艺条件

1.5.5纳米复合镀层的研究及应用

1.5.6纳米复合镀技术的研究方向

1.6本论文的选题意义及研究内容

第二章实验方法

2.1镀层制备

2.1.1实验材料及装置

2.1.2工艺流程

2.2测试方法

2.2.1组织与形貌观察

2.2.2结构与成分分析

2.2.3性能测试

第三章电沉积Ni-P合金及其纳米复合镀工艺

3.1电沉积Ni-P合金

3.1.1镀液配方的选取

3.1.2工艺参数的选取

3.1.3工艺参数对镀层P含量的影响

3.1.4工艺参数对沉积速度的影响

3.1.5电镀工艺与阴极电流效率的关系

3.2电沉积Ni-P-ZrO2纳米复合镀层

3.2.1工艺参数对镀层中ZrO2含量的影响

3.2.2镀液中ZrO2浓度对镀层P含量的影响

3.2.3表面活性剂的选取

3.3本章小结

第四章Ni-P合金及其纳米复合镀层的组织与性能

4.1 Ni-P合金镀层的组织结构

4.1.1 P含量对Ni-P镀层结构的影响

4.1.2电沉积Ni-P合金的表面形貌

4.1.3热处理温度对Ni-P合金组织结构的影响

4.2电沉积Ni-P-ZrO2纳米复合镀层的组织结构

4.2.1镀层表面形貌及成分分析

4.2.2 XRD结构分析

4.3镀层的硬度

4.3.1 P含量对镀层硬度的影响

4.3.2 ZrO2含量对复合镀层硬度的影响

4.3.3热处理温度对镀层硬度的影响

4.4镀层的耐磨性

4.4.1 ZrO2含量对镀层耐磨性的影响

4.4.2热处理温度对镀层耐磨性的影响

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢