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脉冲纳米复合镀层的制备及性能研究

作　者: 田苗苗
导　师: 张艳
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 脉冲电镀 纳米复合镀层 高温氧化 耐腐蚀性能 硬度
分类号: TQ153
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文采用脉冲电镀的技术,在占空比为0.2、温度30℃、电流密度3A/dm2和搅拌速度100rad/min的条件下制备了Ni-Cr、Ni-Al、Ni-Cr-Al纳米复合镀层。作为对比,在相同条件下制备了直流Ni-Cr纳米复合镀层。通过带有能谱的扫描电镜分析了镀液浓度与镀层中的粒子复合量的关系并观察镀层的表面形貌,实验结果表明:Ni-Cr/Al脉冲纳米复合镀层中的Cr/Al复合量随镀液浓度增加先增大后减小,随镀层粒子复合量的增加脉冲纳米复合镀层表面平整、致密;Ni-Cr-Al脉冲纳米复合镀层中的Cr和Al含量存在着“竞争共沉积”的关系;Ni-Cr脉冲纳米复合镀层的Cr复合量和表面形貌好于直流纳米复合镀层。Ni-Cr脉冲纳米复合镀层在850℃和900℃下的抗高温氧化实验表明:镀层的抗高温氧化能力随镀层中Cr复合量的增加而增强;Ni-Al脉冲纳米复合镀层在900℃和1000℃下的抗高温氧化实验表明:镀层的抗高温氧化能力随镀层中Al复合量的增加而增强;Ni-Cr-Al脉冲纳米复合镀层在900℃下的抗高温氧化能力强于Ni-Cr/Al脉冲纳米复合镀层;Ni-Cr脉冲纳米复合镀层在900℃下的抗氧化能力优于直流Ni-Cr纳米复合镀层。采用电化学测试系统测试了镀层在不同溶液中的耐腐蚀性能,极化曲线和交流阻抗测试结果表明:Ni-Cr/Al脉冲纳米复合镀层在0.25mol/LNaSO4+0.05mol/LH2SO4酸性溶液中的耐腐蚀性能随镀层中粒子复合量的增加而增强;在0.25mol/LNaSO4+ 0.05mol/LH2SO4酸性溶液中,Ni-Cr-Al脉冲纳米复合镀层耐腐蚀性能好于Ni-Cr/Al脉冲纳米复合镀层;在0.5mol/LNaCl和0.25mol/LNaSO4+0.05mol/LH2SO4酸性溶液中,Ni-Cr脉冲纳米复合镀层耐蚀性能好于Ni-Cr直流纳米复合镀层;在0.25mol/L NaSO4+0.05mol/L H2SO4溶液中,脉冲纳米复合镀层的耐腐蚀性能与合金的耐腐蚀性能相差不大。采用显微硬度测试系统,测试了不同镀层的显微硬度,结果表明:Ni-Cr、Ni-Al脉冲纳米复合镀层的硬度性能与颗粒含量有关;Ni-Cr-Al脉冲纳米复合镀层的硬度受Cr和Al颗粒的共同作用;Ni-Cr和Ni-Cr-Al脉冲纳米复合镀层的硬度性能好于Ni-Al脉冲纳米复合镀层;脉冲Ni-Cr纳米复合镀层硬度值高于直流Ni-Cr纳米复合镀层。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章 绪论  12-22
  1.1 纳米复合电镀技术  12-17
    1.1.1 纳米复合镀层的分类  12-14
    1.1.2 纳米复合镀层的形成机理  14-16
    1.1.3 纳米复合镀层的展望  16-17
  1.2 脉冲电镀技术  17-19
    1.2.1 脉冲电镀原理  17-18
    1.2.2 脉冲电镀的发展  18-19
  1.3 脉冲纳米复合电镀的发展  19-20
  1.4 课题的研究目的、意义及内容  20-22
    1.4.1 研究目的、意义  20
    1.4.2 研究内容  20-22
第二章 脉冲纳米复合镀层的制备及表面形貌  22-39
  2.1 实验设备  22
  2.2 脉冲纳米复合镀层的制备  22-25
    2.2.1 实验材料  22-24
    2.2.2 脉冲纳米复合镀层的制备  24-25
  2.3 脉冲纳米复合镀层的表面形貌  25
  2.4 实验结果  25-38
    2.4.1 镀液中粒子浓度与复合量的关系  25-29
    2.4.2 复合镀层的成分  29
    2.4.3 脉冲纳米复合镀层的表面形貌  29-38
  2.5 小结  38-39
第三章 脉冲纳米复合镀层的高温氧化行为  39-70
  3.1 引言  39
  3.2 实验方法  39-40
  3.3 实验结果  40-65
    3.3.1 Ni-Cr 脉冲纳米复合镀层的高温氧化行为  40-49
    3.3.2 Ni-Al 脉冲纳米复合镀层的抗高温氧化性能  49-58
    3.3.3 Ni-Cr-Al 脉冲纳米复合镀层的氧化性能  58-61
    3.3.4 Ni-Cr-Al 与Ni-Cr、Ni-Al 脉冲纳米复合镀层的氧化性能比较  61-65
  3.3 脉冲和直流Ni-Cr 纳米复合镀层的氧化性能比较  65-67
  3.4 讨论  67-69
    3.4.1 镀层的氧化动力学  67-68
    3.4.2 镀层的氧化机理  68-69
  3.5 小结  69-70
第四章 脉冲纳米复合镀层的电化学腐蚀行为  70-86
  4.1 引言  70
  4.2 实验方法  70-71
    4.2.1 试样在NaS0_4+H_2S0_4 体系中的极化曲线和交流阻抗测试  71
    4.2.2 试样在NaCl 体系中的极化曲线和交流阻抗测试  71
  4.3 实验结果  71-82
    4.3.1 Ni-Cr 脉冲纳米复合镀层在NaS0_4+H_2S0_4 体系中的腐蚀行为  71-73
    4.3.2 Ni-Al 脉冲纳米复合镀层在NaS0_4+H_2S0_4 溶液中的腐蚀性  73-75
    4.3.3 Ni-Cr-Al 与Ni-Cr 脉冲纳米复合镀层在NaS0_4+H_2S0_4 溶液中的腐蚀行为比较  75-77
    4.3.4 Ni-Cr-Al 与Ni-Al 脉冲纳米复合镀层在NaS0_4+ H_2S0_4 溶液中的腐蚀性能比较  77-79
    4.3.5 脉冲和直流Ni-Cr 纳米复合镀层的腐蚀行为比较  79-81
    4.3.6 脉冲纳米复合镀层与合金在NaS0_4+H_2S0_4 溶液中的腐蚀行为  81-82
  4.4 讨论  82-85
    4.4.1 复合镀层的钝化  82-83
    4.4.2 腐蚀理论  83-85
  4.5 小结  85-86
第五章 脉冲纳米复合镀层的硬度性能测试  86-93
  5.1 引言  86
  5.2 实验方法  86-87
  5.3 实验结果  87-92
    5.3.1 Ni-Cr 脉冲纳米复合镀层的硬度性能  87-88
    5.3.2 Ni-Al 脉冲纳米复合镀层的显微硬度  88
    5.3.3 Ni-Cr-Al 脉冲纳米复合镀层的硬度性能  88-89
    5.3.4 Ni-Cr 与Ni-Al 脉冲纳米复合镀层的硬度比较  89-90
    5.3.5 Ni-Cr-Al 与Ni-Al 脉冲纳米复合镀层的硬度性能比较  90-91
    5.3.6 脉冲和直流Ni-Cr 纳米复合镀层的硬度比较  91-92
  5.4 小结  92-93
第六章 结论  93-95
参考文献  95-99
在学研究成果  99-100
致谢  100

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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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