自动电刷镀Ni-PTFE复合镀层特性及共沉积机制研究

摘要

本文采用自动电刷镀技术制备了高复合量、平整致密、颗粒分布均匀的Ni-PTFE复合镀层，明显提高了复合镀层的制备效率，扩大了电刷镀技术的应用范围。通过系统的试验研究揭示了复合镀层自动电刷镀工艺参量、镀层组织与性能间的关系及作用规律，优化并确定了复合镀层制备的关键工艺参量。构建了包括液相传输、CTAB阳离子脱附和PTFE复合的复合镀层沉积模型，从理论上揭示了自动电刷镀Ni-PTFE复合镀层的共沉积机理，为今后将该技术应用于其它复合镀层提供了理论与工程应用基础。 在复合镀层的制备与组织方面，探讨了复合镀层的质量，如镀层微观形貌，PTFE复合量、厚度、沉积速率和显微硬度等因素的分布规律，建立了镀层每一处阳极运动速率、沉积累计时间与被镀平面长度、阳极长度和阳极运动频率的关系式，给出了改善镀层质量分布均匀性的措施，优化并确定了自动电刷镀Ni-PTFE复合镀层的关键工艺参量。分析了复合镀层的相组成、基质金属晶粒尺寸、镀层的微观形貌和断面组织以及PTFE在镀层中的存在形式。结果表明，控制复合镀层PTFE复合量的关键参量包括温度、PTFE加入量、工作电压和阳极运动速率等，其中温度的作用最为明显。在PTFE颗粒与基质金属相结合的界面处，不存在孔隙等缺陷，PTFE颗粒与基质金属结合紧密。 在复合镀层的沉积机制研究方面，提出了包括液相传输、CTAB阳离子脱附和PTFE复合的复合镀层沉积模型。首先，PTFE颗粒连同其表面吸附的Ni2+和CTAB阳离子在液流作用下，到达阴极表面附近：然后，CTAB阳离子从PTFE颗粒表面上脱附；最后，PTFE颗粒表面吸附的Ni2+发生电化学还原反应与阴极表面相结合，并被不断生长的Ni基包埋。PTFE颗粒沉积过程是力学机理与电化学机理共同作用的结果。 最后，结合复合镀层的摩擦磨损性能研究，建立了复合镀层电刷镀工艺参量、镀层组织特性与复合镀层摩擦磨损性能间的关系，探讨了PTFE复合量等参数对摩擦磨损性能的作用规律。结果表明，随镀液温度的升高，PTFE颗粒在镀层中弥散分布，复合量显著增加，镀层组织越来越平整致密，摩擦系数明显减小，耐磨性增加。随PTFE加入量的增加，PTFE发生团聚，镀层组织越来越粗糙，摩擦系数明显减小，耐磨性下降。而阳极运动速率对PTFE复合量和镀层的粗糙度、致密性和摩擦磨损性能影响不大，但可细化镀层组织。工作电压对PTFE复合量影响不大，但随着工作电压的增加，镀层明显趋向粗糙疏松，减小摩擦系数，耐磨性下降。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题意义

1.2 Ni基复合镀层材料的研究进展

1.3复合镀层的制备技术

1.4 Ni(合金)-PTFE复合镀层的研究进展

1.5复合镀层的共沉积理论研究进展

1.6研究目的及研究内容

第二章试验材料及试验方法

2.1试验材料

2.2试验方法

第三章自动电刷镀Ni-PTFE复合镀层的组织特征和形成规律

3.1引言

3.2刷镀工艺参量对微观形貌和PTFE复合量的影响规律

3.3复合镀层的微观结构及变化规律

3.4小结

第四章自动电刷镀Ni-PTFE复合镀层的共沉积机制研究

4.1引言

4.2镍基PTFE颗粒复合镀层的电沉积过程

4.3复合镀层中Ni基金属的电结晶过程

4.4PTFE颗粒对Ni基体金属电结晶过程的作用机制

4.5小结

第五章自动电刷镀Ni-PTFE复合镀层的摩擦磨损特性

5.1引言

5.2自动电刷镀工艺参数对摩擦磨损性能的影响规律

5.3 PTFE复合量对摩擦磨损性能的影响规律

5.4复合镀层的磨痕形貌分析

5.5 PTFE复合量对摩擦磨损性能的作用机理

5.6小结

第六章结论

本文创新点

参考文献

附录I每一处阳极运动速率和沉积累计时间分布函数推导

致谢

攻读博士学位期间已发表和待发表的学术论文和专利