本文選題：低碳鋼 + 電鍍　； 參考：《上海大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：低碳鋼材料來源豐富、冶煉容易、價格便宜,具有良好的強度、延展性及加工成形性,被廣泛開發(fā)應(yīng)用,在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的價值。然而,低碳鋼材料的表面性能存在不足,縮短了材料的壽命,限制了其應(yīng)用范圍。其中,低碳鋼表面能大,對水的附著力強,將低碳鋼材料應(yīng)用于水利運輸、船體等易造成大量的能量損失。改善低碳鋼材料表面的潤濕性,如賦予其超疏水性,既能夠極大地減小壓力損失,節(jié)省能源,還可以利用其自清潔性應(yīng)用于防腐、防污等領(lǐng)域。低碳鋼的耐磨性較差,如具有較大的干摩擦系數(shù)和磨損速率。改善低碳鋼關(guān)節(jié)、軸承的固體摩擦性能,既可減少潤滑油的使用量,降低腐蝕風(fēng)險,又可減小摩擦損耗。創(chuàng)新性地賦予鋼材基體表面熒光性能用于監(jiān)測基體表面的完整度,及時、有效地預(yù)防基體的機械損傷。為此,本文主要利用了一步電鍍法,將納米顆粒復(fù)合的金屬鎳功能性鍍層涂覆在低碳鋼基體表面上,改善基體的疏水、耐腐蝕、自清潔、硬度、耐磨等性能,并賦予了可用于在線、原位監(jiān)測鍍層完整的熒光性能。在實驗部分主要闡述了三種摻雜納米顆粒鎳基鍍層的制備方法,利用大量的電鏡圖分析了制備過程中有關(guān)參數(shù)的影響,并測試了鍍層的性能。這三種復(fù)合鍍層分別是鎳-二硫化鎢納米顆粒、鎳-磷-二硫化鉬納米顆粒、鎳-磷-熒光顆粒。另外,在技術(shù)淵源上,對納米顆粒改性的應(yīng)用進(jìn)行了拓展研究,基于銀納米顆粒的性能,制備了兩種高分子-銀納米顆粒復(fù)合材料。主要工作如下:1.制備鎳-二硫化鎢納米顆粒超疏水復(fù)合鍍層所制備的金屬-陶瓷超疏水鍍層避免了使用傳統(tǒng)的低表面能有機物修飾。通過實驗分別研究了電流密度、二硫化鎢納米顆粒的濃度及糖精的添加量對鍍層表面形貌、潤濕性、表面化學(xué)成分的影響。所制備的鍍層與水的靜態(tài)接觸角最大為158.3度,動態(tài)滾動角為7.7度。通過動電位極化曲線(Tafel曲線)和阻抗譜(EIS)研究了鍍層的耐腐蝕性能,樣品的最低腐蝕電流密度達(dá)到2.07×10-7A/cm2,相對低碳鋼基體的1.21×10-5 A/cm2,鍍層極大地改善了基體的耐腐蝕性能。利用X射線衍射儀分析了鍍層的晶體結(jié)構(gòu),能譜儀測量了表面上二硫化鎢納米顆粒的沉積量,建立的二硫化鎢含量與鍍層疏水性和耐腐蝕性的關(guān)系。另外,鍍層還表現(xiàn)出了穩(wěn)定的耐磨性、與水的低附著力和自清潔性。2.制備鎳-磷-二硫化鉬納米顆粒耐磨復(fù)合鍍層在制備過程中,引入了超聲技術(shù)輔助電化學(xué)沉積。超聲的使用可以有效地減弱二硫化鉬“枝晶生長”效應(yīng),得到的鍍層具有相對較小的晶粒和較平整的表面,使鍍層獲得更高的顯微硬度和耐磨性能。實驗發(fā)現(xiàn),表面活性劑的添加、超聲的使用及二硫化鉬納米顆粒的濃度會影響復(fù)合鍍層的表面形貌和化學(xué)成分組成,從而影響鍍層的硬度和摩擦性能。在兩種有無超聲的體系下制備的樣品,其干摩擦系數(shù)最低分別可達(dá)到0.11和0.08,而低碳鋼基體的干摩擦系數(shù)高達(dá)0.7。利用維氏顯微硬度計和三維輪廓儀分別對鍍層的硬度和磨損量進(jìn)行了分析。通過大量的SEM圖分析了鍍層的磨損機理。3.制備鎳-磷-熒光納米顆粒復(fù)合鍍層使用了Ba MgAl11O17:Eu2+藍(lán)色熒光顆粒作為摻雜粉體,十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和聚乙二醇(PEG)做為表面活性劑,使用電鍍法將熒光顆粒從電鍍基液中沉積在低碳鋼表面上。在365 nm紫外燈照射下對比各鍍層在紫外光下的熒光性能,利用掃描電子顯微鏡和能譜儀對鍍層的表面形貌和元素組成進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn),鍍層上熒光顆粒的沉積量受兩種表面活性劑濃度的影響,表現(xiàn)出了不同程度的熒光效果,使用兩種表面活性劑的組合可以使熒光顆粒的沉積量更大。另外,在較低的攪拌速率下,鍍層熒光性能更強。4.制備聚乙烯醇-銀納米顆粒、聚鄰氨基苯硫酚-銀納米顆�？咕鷱�(fù)合材料基于納米顆粒對復(fù)合材料功能化改性的基本思路,本文做出了相應(yīng)拓展。制備了兩種銀納米顆粒改性的高分子復(fù)合材料,包括聚乙烯醇和聚鄰氨基苯硫酚,并利用了紫外、紅外、X射線衍射光譜、電鏡圖等對兩種復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,兩種材料均表現(xiàn)出優(yōu)異的抑菌性能。所制備的五種納米復(fù)合材料均具備了多樣化的性能。在制備方法上簡便、高效,特別是一步制備法,在實際的生產(chǎn)中具有重要意義。這些納米復(fù)合材料在海洋設(shè)備的防腐、防污抑菌、損耗監(jiān)測以及海洋裝備的改良等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。
[Abstract]:The invention relates to a preparation method of low carbon steel material , which is characterized in that the surface energy of the low carbon steel is large , the adhesion of the low carbon steel material is strong , the low carbon steel material is applied to the surface of the low carbon steel substrate , The corrosion resistance of Ni - P - molybdenum disulfide nanoparticles was studied by SEM and EIS . The results show that the surface morphology and wear resistance of the coatings can be reduced by using X - ray diffraction . The results show that the coating has a relatively small dry friction coefficient and self - cleaning performance .

【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4;TQ153.12

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10 李慧s，

本文編號：1759900