纳米氧化铝复合镀铁层的制备与摩擦磨损性能的研究

摘要

磨损是工程材料主要的失效方式之一，造成了材料和能源的损耗。要提高零件的使用性能和寿命，就需要提高其表面性能，对材料表面进行相应的处理。镀铁技术作为一种常见的表面强化及修复工艺，在修复受损机械零部件和对一些特殊材料的表面强化方面发挥着非常重要的作用。
　　本文在董氏合金镀铁技术的基础上，向镀液中添加一定浓度的Al2O3纳米颗粒，制备了一种复合了Al2O3纳米颗粒的镀层。通过正交试验优化得到了复合电镀实验中合适的电镀温度、电流密度和Al2O3浓度;在合适的电镀温度、电流密度条件下，通过改变镀液中Al2O3浓度，制备了复合不同数量的Al2O3纳米颗粒的镀层，并分析了Al2O3浓度对镀层表面和截面形貌、显微硬度、Al2O3纳米颗粒含量的影响原因;利用摩擦磨损试验机对镀层的摩擦学性能进行检测，利用热震法对镀层的结合性能进行检测，并对纳米颗粒在镀层摩擦学性能的影响进行分析。
　　实验结果表明，复合镀层和普通镀层表面都有网状裂纹、截面都有线条状裂纹，随着镀层中Al2O3颗粒复合量的增加，复合镀层表面网状裂纹、截面的线条状裂纹数量先是减少且变细，后趋于不变;复合镀层的硬度明显大于普通镀层的硬度，复合镀层的硬度随镀液中Al2O3浓度的增大先提高后略有减小;复合镀层中Al元素含量随着镀液中Al2O3浓度的增大先提高后略有降低;摩擦磨损实验结果表明，镀层中复合的Al2O3颗粒可提高其摩擦学性能，降低摩擦系数和磨损量;热震实验表明，镀层结合状态良好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 复合电镀技术简介

1．2．1 复合电镀技术国内外研究现状

1．2．2 复合电镀技术的优势

1．2．3 纳米粒子在复合电镀中的应用

1．2．4 影响复合电镀效果的因素

1．3 本文的主要研究内容

第2章 复合电镀实验方法和装置

2．1 实验材料和设备

2．1．1 阴、阳极材料及尺寸

2．1．2 纳米微粒的选择

2．1．3 主要试剂及其他材料

2．1．4 实验设备

2．2 Fe-Al2O3纳米复合镀层的制备

2．2．1 实验装置

2．2．2 实验原理

2．2．3 实验流程

2．2．4 实验方案

2．3 本章小结

第3章 复合电镀实验结果及分析

3．1 各因素对镀层硬度的影响

3．1．1 镀液温度对电镀层硬度的影响

3．1．2 电流密度对电镀层硬度的影响

3．1．3 Al2O3浓度对电镀层硬度的影响

3．1．4 分析总结

3．2 各因素对镀层中Al含量的影响

3．2．1 镀液温度对电镀层Al元素含量的影响

3．2．2 电流密度对电镀层Al元素含量的影响

3．2．3 Al2O3浓度对电镀层Al元素含量的影响

3．2．4 分析总结

3．3 因素值的优化选择

3．4 Al2O3浓度对镀层性能的影响

3．4．1 表面和截面形貌

3．4．2 Al2O3浓度对镀层中Al元素含量影响关系的验证

3．4．3 Al2O3浓度对镀层硬度的影响关系的验证

3．4．4 分析总结

3．5 本章小结

第4章 复合镀层的性能测试及分析

4．1 复合镀层的摩擦学性能测试

4．1．1 摩擦磨损实验机

4．1．2 上、下试样的制备

4．1．3 实验方案

4．1．4 实验结果及机理分析

4．2 复合镀层的结合强度性能测试

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介