纳米颗粒增强Ni-W-Co复合刷镀层制备及性能研究

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本文首先采用正交试验的方法,对影响镀层性能的刷镀电压、阴阳极相对运动速度、镀液pH值和络合剂浓度四个参数进行了优化,获得致密的硬度高的Ni-W-Co镀层。其具体结果如下:刷镀电压12-14V,相对运动速度10m/min,pH值为1.5,络合剂浓度为30g/L。在优化工艺条件下获得的纯Ni-W-Co镀层显微硬度为608HV,沉积速度约为1.82μm/min。在优化工艺的基础上,制备了纳米颗粒复合镀层。利用SEM、XRD、DHV-1000显微硬度计、电化学工作站和MM-200磨损试验机等设备,对镀层的形貌和组织结构、显微硬度进行了表征,并深入研究了复合镀层的电化学腐蚀性能和滑动磨损性能,对其抗腐蚀机理和抗磨损机理进行了深入探讨。纳米颗粒复合镀层表面平整致密,晶粒明显细化,镀层厚度均匀,与基体结合良好。纳米颗粒的引入并没有改变镀层的晶态结构,但却使其晶粒的择优取向发生了变化。由此可见,纳米颗粒对镀层的沉积过程产生了影响,并起到了细晶强化的作用。硬质纳米颗粒(SiC或CNTs)的引入,使复合镀层硬度显著提高,且在SiC含量为10g/L时复合镀层的硬度达到最大值720HV,CNTs含量为15g/L时复合镀层的硬度达到最大值780HV。而润滑性纳米颗粒PTFE却使复合镀层的硬度下降,在PTFE含量为25g/L时低至416HV。当硬质纳米颗粒和润滑性纳米颗粒同时引入镀层中时,复合镀层的硬度都受到这两种颗粒的影响,其影响程度取决于纳米颗粒的性质和含量。极化曲线测量结果显示,在阳极腐蚀初期,因纳米颗粒的物理阻滞效应,复合镀层的抗电化学腐蚀性能优于纯镀层。当腐蚀进行到一定程度时,局部腐蚀作用强于少量纳米颗粒的阻滞效应,导致在腐蚀后期其抗电化学腐蚀性能下降。磨损试验结果表明,复合镀层的抗滑动磨损性能均优于纯镀层的抗滑动磨损性能。主要原因是硬质纳米颗粒(SiC或CNTs)使复合镀层硬度提高,抗犁削作用增强,而润滑性纳米颗粒PTFE使复合镀层的摩擦系数降低。硬质的和润滑性的纳米颗粒同时加入镀层中时,这两种颗粒的互补作用,使该类复合镀层的抗磨损性能最优。
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