镍-磷-纳米二氧化钛化学复合镀工艺及性能研究

摘要

制造复合材料涂层的方法很多,其中化学复合镀方法由于工艺简单,镀层均匀,经济效益显著而广泛应用于生产实践.近几年随着纳米技术的发展,纳米化学复合镀也应运而生.由于该镀层复合了纳米粉的优异特性而使其各方面性能都有所改善.但由于纳米粉的粒度太小,在镀液中分散性差,镀液也易于分解,限制了该技术的实际应用.该实验就是探索一种有实际应用价值的工艺配方,使纳米粉分散均匀,镀液稳定,使用寿命长,镀层各方面性能优异.首先,该实验通过测量添加不同表面活性剂镀液的表面张力,并观察镀层中纳米粉的分散情况最终确定一种表面活性剂.然后,采用正交实验确定了最佳工艺配方,并测量了镀液的使用寿命.最后对镀层的化学成分,组织结构及各方面性能进行了测定.实验结果表明,阴离子表面活性剂b和非离子表面活性剂e组成的复合表面活性剂使纳米粉在镀层中复合的量多而且均匀,其中阴离子表面活性剂b一方面可以促进纳米粉在镀液中的分散,另一方面又可以利于纳米粉与金属的共沉积;非离子表面活性剂e主要起辅助作用,使纳米粉稳定分散在镀液中,但它对纳米粉与金属的共沉积起负面作用,因此必须在适当比例下复配效果最佳.通过正交实验得到了最佳工艺配方,其使用寿命长达50h以上,镀速大于15μm·h<'-1>,镀液稳定,具有实际应用价值.此镀层中含镍88％(wt)、磷8.7％(wt)、二氧化钛3.3％(wt),属于中磷镀层.镀态时是非晶态结构;200℃,1h热处理后镀层耐蚀性最好;300℃后镀层开始晶化;400℃时镀层已经完全晶化,此时硬度达到最大值1340HV;500℃时镀层的耐磨性最好.同时,由于纳米粉二氧化钛的添加使镀层的耐高温氧化性优异.总之,纳米化学复合镀层的各方面性能要优于普通的镍磷镀层和微米化学复合镀层.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1纳米化学复合镀的发展史

1.2纳米化学复合镀的应用

1.3纳米化学复合镀工艺的特点

1.4纳米化学复合镀共沉积机理

1.5纳米化学复合镀镍溶液组成及工艺研究

1.5.1镀液的组成及其作用

1.5.2工艺条件的影响

1.6表面活性剂的种类及其作用

1.7纳米化学复合镀层的优异性能

1.8纳米化学复合镀存在的问题

1.9纳米化学复合镀国内外研究现状

1.10本课题解决的问题

2实验方法与步骤

2.1表面活性剂的筛选

2.1.1实验设备

2.1.2实验方法

2.2正交实验

2.2.1实验设备

2.2.2实验方法

2.3镀液使用寿命实验

2.4镀层化学成分分析

2.5镀层形貌观察

2.6镀层内部组织结构测定

2.7镀层性能测定

2.8纳米复合镀层与微米复合镀层及普通镍磷镀层各方面性能比较

3实验结果分析

3.1表面活性剂筛选结果的分析

3.1.1纳米粉的分散性与镀液表面张力之间的关系

3.1.2单一表面活性剂筛选结果分析

3.1.3复合表面活性剂筛选结果分析

3.2表面活性剂改善纳米粉分散性的机理研究

3.3 正交实验结果分析

3.3.1 正交实验结果处理——极差分析法

3.3.2 正交实验表结果分析

3.4镀液寿命实验结果分析

3.4.1镀速

3.4.2镍和磷的补加规律

3.5镀层化学成分分析

3.6镀层表面形貌观察

3.7镀层的组织结构

3.8镀层性能研究

3.8.1镀层显微硬度

3.8.2耐磨性

3.8.3耐蚀性

3.8.4耐高温氧化性

3.8.5 结合力

3.9纳米复合镀层与微米复合镀层及普通镍磷铍层性能对比

3.9.1硬度对比

3.9.2耐磨性对比

3.9.3耐蚀性对比

3.9.4耐高温氧化性对比

结论

参考文献

在学期间发表的论文

致谢