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化学镀Ni-P-B4C复合镀层的制备及性能研究

作　者: 卢建华
导　师: 孙万昌
学　校: 西安科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 复合镀层 梯度镀层 耐蚀性 高温抗氧化性 硬度 干摩擦磨损性能
分类号: TQ153
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


Ni-P-B4C复合镀层秉承化学镀Ni-P合金镀层良好的耐蚀性、高硬度和高耐磨性，又由于B4C颗粒的弥散强化作用，将在机械零件耐磨表面有很好的应用前景。本文通过大量试验，确定了化学镀Ni-P-B4C复合镀层的最佳镀液配方和工艺参数。用金相显微镜和X-射线衍射分析（XRD）研究了Ni-P-B4C复合镀层的微观形貌和组织结构。采用动电位极化曲线的方法，研究了Ni-P-B4C复合镀层的耐蚀性。采用氧化增重的方法研究了Ni-P-B4C复合镀层的高温抗氧化性能。并研究测试了Ni-P-B4C复合镀层的硬度和干摩擦磨损性能。在上述实验的基础上，研发出Ni-P-B4C梯度镀层，并对Ni-P-B4C梯度镀层的性能进行了初步探讨。得出如下结论：（1）化学镀Ni-P-B4C复合镀层的最佳镀液配方和工艺参数如下：硫酸镍25～30 g/L、次亚磷酸钠25～30 g/L、柠檬酸钠10～20 g/L、无水乙酸钠10～20 g/L、添加剂A适量、添加剂B适量、B4C 5～25 g/L、pH 3.1～5.6、施镀温度85～87℃、搅拌速度150～300 rpm、施镀时间2～4 h。实验表明，以上述镀液配方和工艺参数获得的Ni-P-B4C复合镀层与基体结合力良好，B4C颗粒弥散均匀地分布在Ni-P合金基质中；镀速每小时可达到37μm。（2） Ni-P-B4C复合镀层在酸、碱、盐三种腐蚀介质中的耐蚀性从强到弱排序为：10%NaOH＞3.5%NaCl＞10%HCl。进一步研究表明，Ni-P-B4C复合镀层的耐蚀性与镍磷比基本无关，而随B4C颗粒含量、热处理温度及添加剂浓度的变化而变化。（3） Ni-P-B4C复合镀层在抗高温氧化测试开始阶段，增重较多，但是随着时间的延长，Ni-P-B4C复合镀层单位面积的增重不明显；且随着氧化温度的升高，Ni-P-B4C复合镀层氧化增重呈直线增加；而随着B4C颗粒含量的升高，Ni-P-B4C复合镀层氧化增重呈直线减小。（4） Ni-P-B4C复合镀层的硬度随着B4C颗粒含量和热处理温度的升高而升高。复合了硬质相的Ni-P基化学镀Ni-P-B4C复合镀层，随着B4C颗粒含量的增加，摩擦系数减小，而磨损却增加。经热处理后，Ni-P-B4C复合镀层的摩擦系数和磨损协同减小。（5）与Ni-P-B4C均匀复合镀层相比，Ni-P-B4C梯度镀层具有更优良的耐蚀性和干摩擦磨损性能。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-21
  1.1 引言  9-11
  1.2 化学镀镍磷合金理论基础及颗粒共沉积机理  11-16
    1.2.1 化学镀镍磷的热力学  11-13
    1.2.2 化学镀镍磷的动力学  13
    1.2.3 化学镀镍磷合金的机理  13-15
    1.2.4 颗粒共沉积机理  15-16
  1.3 化学复合镀的研究现状  16-19
  1.4 课题的提出  19-21
    1.4.1 研究目的和意义  19-20
    1.4.2 研究内容  20-21
2 化学镀Ni-P-B_4C复合镀层的制备  21-30
  2.1 前言  21-25
  2.2 试验方法  25-26
    2.2.1 基体前处理工艺  25
    2.2.2 复合镀液的配制  25-26
    2.2.3 Ni-P-B_4C 复合镀层形貌及相结构分析  26
  2.3 实验结果  26-29
    2.3.1 Ni-P-B_4C复合镀层形貌和镀速  26-28
    2.3.2 Ni-P-B_4C 复合镀层相结构  28-29
  2.4 本章小结  29-30
3 Ni-P-B_4C 复合镀层的腐蚀电化学性能研究  30-44
  3.1 前言  30-31
  3.2 试验方法  31-32
  3.3 实验结果与讨论  32-43
    3.3.1 Ni-P-B_4C 复合镀层在酸、碱、盐溶液中的腐蚀电化学性能  32-33
    3.3.2 镍磷比对Ni-P-B_4C 复合镀层腐蚀电化学性能的影响  33-34
    3.3.3 B_4C颗粒含量对Ni-P-B_4C 复合镀层腐蚀电化学性能的影响  34-35
    3.3.4 热处理对Ni-P-B_4C 复合镀层腐蚀电化学性能的影响  35-36
    3.3.5 添加剂对Ni-P-B_4C 复合镀层腐蚀电化学性能的影响  36-41
    3.3.6 Ni-P-B_4C 复合镀层腐蚀电化学机理探讨  41-43
  3.4 本章小结  43-44
4 Ni-P-B_4C 复合镀层的高温抗氧化性能研究  44-50
  4.1 前言  44
  4.2 试验方法  44
  4.3 实验结果与讨论  44-49
    4.3.1 氧化时间对Ni-P-B_4C复合镀层氧化增重的影响  44-46
    4.3.2 氧化温度对Ni-P-B_4C复合镀层氧化增重的影响  46-47
    4.3.3 B 4C 颗粒含量对Ni-P-B_4C复合镀层氧化增重的影响  47-48
    4.3.4 Ni-P-B_4C 复合镀层高温抗氧化机理分析  48-49
  4.4 本章小结  49-50
5 Ni-P-B_4C复合镀层的硬度和干摩擦磨损性能研究  50-59
  5.1 前言  50
  5.2 试验方法  50-51
    5.2.1 硬度测定  50
    5.2.2 干摩擦磨损性能测试  50-51
  5.3 结果与讨论  51-58
    5.3.1 B_4C含量对Ni-P-B_4C 复合镀层显微硬度的影响  51-52
    5.3.2 热处理温度对Ni-P-B_4C 复合镀层显微硬度的影响  52
    5.3.3 B_4C颗粒含量对Ni-P-B_4C 复合镀层干摩擦磨损性能的影响  52-55
    5.3.4 热处理对Ni-P-B_4C 复合镀层干摩擦磨损性能的影响  55-56
    5.3.5 Ni-P-B_4C 复合镀层的磨损机理探讨  56-58
  5.4 本章小结  58-59
6 化学镀Ni-P-B_4C 梯度镀层的初步探讨  59-65
  6.1 前言  59
  6.2 试验方法  59-60
    6.2.1 化学镀Ni-P-B_4C 梯度镀层的制备  59
    6.2.2 梯度镀层微观形貌观察  59-60
    6.2.3 Ni-P-B_4C 梯度镀层在酸、碱、盐溶液中的腐蚀电化学性能  60
    6.2.4 Ni-P-B_4C 梯度镀层的显微硬度测试  60
    6.2.5 Ni-P-B_4C 梯度镀层的干摩擦磨损性能  60
  6.3 实验结果与讨论  60-63
    6.3.1 梯度镀层微观形貌  60
    6.3.2 Ni-P-B_4C 梯度镀层在酸、碱、盐溶液中的腐蚀电化学性能  60-62
    6.3.3 Ni-P-B_4C 梯度镀层沿镀层厚度方向的硬度  62
    6.3.4 Ni-P-B_4C 梯度镀层的干摩擦磨损性能  62-63
  6.4 本章小结  63-65
7 结论  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-73
附录  73

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 电化学工业 > 电镀工业
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