电刷镀Ni-石墨烯复合镀层的制备与性能研究

摘要

石墨烯具有非凡的力、热、光和电学性能，是具有广阔发展前景的制备金属基复合材料的增强相。本文将石墨烯加入快速镍电刷镀液中，制备出石墨烯均匀悬浮分散的镍-石墨烯复合电刷镀液，采用电刷镀技术在1045钢上制备出Ni-石墨烯复合镀层，通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、Raman光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)等对石墨烯片层和复合镀层的组织结构、形貌进行了表征，研究了镀液中的石墨烯添加量与复合镀层中的石墨烯含量的关系，并对复合镀层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能进行了重点考核，还对其力学性能、导热、导电以及吸波等性能也进行了一定研究。同时采用多种方法尝试降低复合镀层的摩擦系数。
　　结果表明:复合镀层中的石墨烯以三种形式存在于镀层的不同部位;当石墨烯的添加量为0.5g/L时，制备出的复合镀层中石墨烯含量最高，为0.163wt.％，该复合镀层相比于镍镀层和其它复合镀层，镀层组织致密度最高，裂纹、孔隙等缺陷最少;各复合镀层的力学性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀性能均有所提升，提升幅度最大的是石墨烯添加量为0.5g/L时制备出的复合镀层，相比于镍镀层，其显微硬度提高了15.2％，弹性模量提高了31.4％，磨损失重量减少了81％;自腐蚀电位增大了9.5％，自腐蚀电流密度减小了66.2％，电荷转移电阻增大2.1倍，在168h的3.5wt.％NaCl溶液中浸泡实验中，其腐蚀失重较镍镀层的减少57.4％。还发现该复合镀层的导热性能、导电性能、吸波性能电导率均比镍镀层有明显提升;此外，在石墨烯添加量为0.5g/L的复合镀液中添加0.4g/L的Y(NO3)3·6H2O时，可以使复合镀层的摩擦系数降低至与镍镀层的相当，而其磨损量比镍镀层的减少67.3％。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1引言

1．2石墨烯介绍

1．2．1石墨烯概述

1．2．2石墨烯的性能

1．2．3石墨烯的表征

1．3石墨烯增强金属基复合材料

1．3．1概述

1．3．2制备方法

1．3．3研究的重难点及方向

1．4电刷镀技术简介

1．4．1概述

1．4．2复合电刷镀技术

1．5本文的研究目的和研究内容

第2章实验方法

2．1实验材料

2．1．1基体材料

2．1．2实验用试剂

2．2电刷镀设备及工艺流程

2．2．1电刷镀设备

2．2．2电刷镀工艺流程

2．3分析测试方法

2．3．1微观形貌及组织结构表征

2．3．2复合镀层内部石墨烯含量测定

2．3．3镀层性能测试

第3章Ni-GE复合镀层的制备与表征

3．1引言

3．2 GE片层的表征

3．2．1 XRD表征

3．2．2 Raman表征

3．2．3 SEM+TEM表征

3．2．4AFM表征

3．3．2 Ni-GE复合镀层的制备

3．4 Ni-GE复合镀层中的GE表征

3．4．1 GE存在的表征

3．4．2 GE含量的表征

3．5 Ni-GE复合镀层的组织及结构研究

3．5．2 Ni-GE复合镀层的微观形貌

3．6本章小结

第4章Ni-GE复合镀层的性能研究

4．1引言

4．2力学性能研究

4．2．1显微硬度

4．2．2弹性模量

4．3摩擦磨损性能研究

4．3．1摩擦系数

4．3．2磨损失重

4．3．3磨痕形貌

4．4耐腐蚀性研究

4．4．1电化学实验

4．4．2浸泡实验

4．5导热性能研究

4．6导电性能研究

4．7吸波性能研究

4．8本章小结

第5章Ni-GE复合镀层的摩擦磨损性能优化

5．2镀层摩擦磨损性能优化

5．2．1球磨复合镀液

5．2．2采用脉冲电源刷镀

5．2．3镀液中添加稀土元素

5．3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢