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SrSO_4和Ni-SrSO_4涂层的电沉积工艺及性能研究

作　者: 梁雪松
导　师: 欧阳家虎
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: SrSO4涂层 电沉积 晶体生长 Ni-SrSO4复合涂层 摩擦磨损
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


SrSO4是一种具有良好摩擦性能的固体自润滑材料。本文通过在EDTA（乙二酸四乙胺酸）络合SrSO4水溶液中电沉积的方法,分别在SS304和高温合金基板上制备纯SrSO4涂层,通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）研究SrSO4晶体在电沉积过程中的生长规律。并在高温合金表面制得Ni-SrSO 4复合镀层,研究了SrSO 4颗粒的引入对镀层性能的影响规律。通过对SS304和高温合金基板上电沉积涂层的研究发现,在两种基板上电沉积,阳极发生的电化学反应因为溶液中离子的不同而存在较大的差异。不锈钢阳极表面生成的SrSO4晶体在（210）晶面上出现了择优取向生长,而在（002）晶面上的生长受到抑制。在高温合金阳极表面生成的SrSO4晶体形貌由于pH值改变量比较大,呈现出十面体结构,通过SEM和XRD分析,没有发现晶体的择优取向生长,可以认为SrSO4晶体在电沉积工艺中的生长过程受pH值和电流强度的双重控制。经过适当的预处理工艺,可以得到与高温合金基体结合强度良好的Ni-SrSO 4复合镀层。复合镀层的SrSO4的共沉积量和沉积速率受不同的电沉积工艺影响,如电流强度和电解液中粉体的含量。随着电流强度的提高及SrSO4粉体含量的提高,共析量都是先呈现上升的趋势,随后下降。随着温度的升高,共析量下降。Ni-SrSO 4复合电镀的最佳工艺参数为:电流Dk=1.5A/dm2,粉体含量为60g/L,温度T=40℃,时间30min,pH=4,搅拌方式为间歇搅拌,间歇75s,搅拌15s。通过对复合镀层的性能分析发现,纳米SrSO4颗粒的引入能够改善高温合金表面镀镍层的表面形貌,使其晶粒细化,表面平整,并由于其弥散强化作用,提高其显微硬度。在镀层中引入纳米SrSO4颗粒能够改善镀层的摩擦磨损性能。使其获得较小的摩擦系数和磨损量。SrSO4颗粒之所以能够显著改善Ni基复合镀层的摩擦磨损性能,其主要原因在于颗粒的弥散强化效应和晶粒细化效应,以及复合镀层中SrSO 4颗粒自身优异的的摩擦性能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-20
  1.1 课题背景  8
  1.2 硫酸盐的结构及其摩擦学性能  8-12
    1.2.1 硫酸盐的物理化学性质与结构  9-10
    1.2.2 硫酸盐的摩擦学性能  10-12
  1.3 涂层的电化学制备方法  12-18
    1.3.1 复合电镀  12
    1.3.2 复合电镀的机理研究  12-14
    1.3.3 复合电镀工艺参数的研究  14-15
    1.3.4 在EDTA水溶液体系中的电沉积  15-18
  1.4 本论文研究目的、意义及内容  18-20
    1.4.1 研究目的及意义  18-19
    1.4.2 主要研究内容  19-20
第2章 试验材料及研究方法  20-26
  2.1 试验材料  20-22
    2.1.1 试验基板的选择  20
    2.1.2 基板的处理工艺  20-21
    2.1.3 试验用SrSO_4粉体  21-22
  2.2 电沉积溶液的配制  22-23
    2.2.1 EDTA络合SrSO_4溶液的组成及配制  22-23
    2.2.2 电镀液的组成及配制  23
  2.3 正交试验  23-24
    2.3.1 正交试验原理  23-24
    2.3.2 正交试验设计和水平的测定  24
  2.4 分析测试方法  24-26
    2.4.1 涂层的XRD物相分析  24-25
    2.4.2 组织结构的SEM分析  25
    2.4.3 涂层的摩擦性能测试  25
    2.4.4 硬度测试  25-26
第3章 EDTA络合SrSO_4溶液中的电沉积  26-41
  3.1 酸沉积试验  26-28
  3.2 不锈钢基板上的电沉积  28-37
    3.2.1 电沉积原理分析  28-30
    3.2.2 电沉积工艺条件对涂层组织形貌的影响  30-34
    3.2.3 XRD物相分析  34-37
  3.3 高温合金基板上的电沉积  37-39
    3.3.1 电沉积原理分析  37
    3.3.2 电沉积工艺条件对涂层组织形貌的影响  37-39
    3.3.3 XRD物相分析  39
  3.4 本章小结  39-41
第4章 复合电镀Ni-SrSO_4涂层的工艺及性能研究  41-56
  4.1 高温合金镀前预处理  41-44
    4.1.1 预处理方法  41-43
    4.1.2 镀层的结果分析  43-44
  4.2 工艺条件对复合镀层的影响  44-49
    4.2.1 正交试验结果分析  44-48
    4.2.2 搅拌方式对共析量的影响  48-49
  4.3 镀层的表面形貌及截面分析  49-52
  4.4 Ni-SrSO_4复合镀层的硬度  52-53
  4.5 Ni-SrSO_4复合镀层的摩擦性能  53-55
  4.6 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术
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