不銹鋼具有良好的耐腐蝕性、強(qiáng)韌性與易維護(hù)等特點(diǎn),在航空航天、化工、冶金以及海洋等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。表面強(qiáng)化技術(shù)是一種應(yīng)用表面工程技術(shù)對(duì)零件表面進(jìn)行改性或者涂覆鍍層的技術(shù),可以對(duì)不銹鋼表面進(jìn)行強(qiáng)化,從而提高其摩擦學(xué)性能,延長(zhǎng)其使用壽命。金屬鉻(Cr)具有硬度高和耐磨減摩性能好等特點(diǎn)。碳納米管(CNT)和石墨烯(graphene)具有機(jī)械強(qiáng)度高和潤(rùn)滑性能好等特點(diǎn),已成為表面強(qiáng)化中的典型納米添加材料。為了提高420不銹鋼的耐磨減摩性能,本課題開發(fā)了酸化多壁碳納米管(MWCNT)和氧化石墨烯(GOS)與六價(jià)Cr復(fù)合電鍍新工藝,并利用復(fù)合電鍍技術(shù)制備了Cr基碳納米材料復(fù)合鍍層,研究了它們的耐磨減摩性能。具體內(nèi)容如下:1.分別采用改進(jìn)的Hummers法和CNT酸化法制備GOS和酸化MWCNT,并利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡、拉曼光譜和傅里葉變換紅外光譜對(duì)GOS和酸化MWCNT進(jìn)行形貌和結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明,GOS和酸化MWCNT表面存在含氧官能團(tuán)。然后將它們分別加入到電鍍?nèi)芤褐?并采用超聲分散的方法分別制備出含有GOS與酸化MWCNT的復(fù)合電鍍?nèi)芤�。最后通過復(fù)合電鍍技術(shù)將金屬Cr分別與不同濃度的GOS和酸化MWCNT在不同電鍍溫度與電流密度條件下進(jìn)行共沉積,制備出MWCNT-Cr與GOS-Cr復(fù)合鍍層。2.利用SEM對(duì)MWCNT-Cr與GOS-Cr復(fù)合鍍層進(jìn)行表征。結(jié)果表明,在復(fù)合鍍層表面可明顯觀察到酸化MWCNT或GOS,這說明金屬Cr與酸化MWCNT和GOS均實(shí)現(xiàn)了共沉積。3.對(duì)復(fù)合鍍層的硬度及耐磨減摩性能進(jìn)行表征,研究了電流密度、電鍍溫度以及碳納米材料濃度對(duì)復(fù)合鍍層的硬度與耐磨減摩性能的影響。研究結(jié)果表明:(1)純Cr層、MWCNT-Cr與GOS-Cr復(fù)合鍍層的硬度隨著電流密度與碳納米材料濃度的提高而提高,隨著電鍍溫度的上升而降低,且復(fù)合鍍層的硬度均比純Cr層高;(2)純Cr層、MWCNT-Cr與GOS-Cr復(fù)合鍍層的摩擦系數(shù)隨著電流密度、電鍍溫度以及碳納米材料濃度的上升呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢(shì),且復(fù)合鍍層的摩擦系數(shù)均比純Cr層低;(3)純Cr層、MWCNT-Cr與GOS-Cr復(fù)合鍍層的磨損量隨著電流密度與碳納米材料濃度的提高而下降,隨電鍍溫度的下降而降低,且復(fù)合鍍層的磨損量均比純Cr層低�？傊�,Cr基碳納米材料復(fù)合鍍層的硬度比純Cr層高,摩擦系數(shù)與磨損量比純Cr層低,表明由于酸化MWCNT與GOS具有的高機(jī)械強(qiáng)度與超潤(rùn)滑性能,導(dǎo)致它們對(duì)復(fù)合鍍層起到了良好的強(qiáng)化作用。
【學(xué)位單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4;TG142.71
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究課題的背景與意義
    1.2 不銹鋼表面強(qiáng)化技術(shù)
    1.3 復(fù)合電鍍技術(shù)
        1.3.1 復(fù)合電鍍技術(shù)的特點(diǎn)
        1.3.2 復(fù)合電鍍技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.4 graphene 及 CNT 概述
        1.4.1 graphene 與 CNT 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.4.2 graphene 與 CNT 在金屬?gòu)?qiáng)化中的應(yīng)用
        1.4.3 基于復(fù)合電鍍的 CNT 與 graphene 在金屬?gòu)?qiáng)化中的應(yīng)用
    1.5 研究目的與研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
第2章 Cr基碳納米材料復(fù)合鍍層的制備
    2.1 引言
    2.2 GOS 與酸化 MWCNT 的制備
        2.2.1 GOS的制備
        2.2.2 酸化MWCNT的制備
    2.3 鍍液的配制
        2.3.1 基礎(chǔ)鍍液的配制
        2.3.2 碳納米材料復(fù)合鍍液的制備
    2.4 電鍍裝置
    2.5 工藝過程
        2.5.1 鍍前預(yù)處理
        2.5.2 電鍍
        2.5.3 鍍后處理
    2.6 復(fù)合鍍層性能的表征
        2.6.1 復(fù)合鍍層形貌表征
        2.6.2 復(fù)合鍍層物相分析
        2.6.3 鍍層硬度表征
        2.6.4 鍍層摩擦學(xué)性能表征
    2.7 本章小結(jié)
第 3 章 MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層摩擦學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層形貌分析
        3.2.1 宏觀表面形貌
        3.2.2 微觀表面形貌
    3.3 MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層的相結(jié)構(gòu)分析
    3.4 MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層的硬度分析
        3.4.1 電流密度對(duì) MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層硬度的影響
        3.4.2 電鍍溫度對(duì) MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層硬度的影響
        3.4.3 酸化 MWCNT 濃度對(duì) MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層硬度的影響
    3.5 MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層的摩擦學(xué)性能研究
        3.5.1 電流密度對(duì) MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層摩擦學(xué)性能的影響
        3.5.2 電鍍溫度對(duì) MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層摩擦學(xué)性能的影響
        3.5.3 酸化 MWCNT 濃度對(duì) MWCNT-Cr 復(fù)合鍍層摩擦學(xué)性能的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 GOS-Cr復(fù)合鍍層摩擦學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 GOS-Cr復(fù)合鍍層形貌分析
        4.2.1 宏觀形貌觀察
        4.2.2 微觀表面形貌
    4.3 GOS-Cr復(fù)合鍍層的相結(jié)構(gòu)分析
    4.4 GOS-Cr復(fù)合鍍層的硬度分析
        4.4.1 電流密度對(duì)GOS-Cr復(fù)合鍍層硬度的影響
        4.4.2 電鍍溫度對(duì)GOS-Cr復(fù)合鍍層硬度的影響
        4.4.3 GOS 濃度對(duì) GOS-Cr 復(fù)合鍍層硬度的影響
    4.5 GOS-Cr復(fù)合鍍層的摩擦學(xué)性能研究
        4.5.1 電流密度對(duì)GOS-Cr復(fù)合鍍層摩擦學(xué)性能的影響
        4.5.2 電鍍溫度對(duì)GOS-Cr復(fù)合鍍層摩擦學(xué)性能的影響
        4.5.3 GOS 濃度 GOS-Cr 復(fù)合鍍層摩擦學(xué)性能的影響
    4.6 graphene-Cr 復(fù)合鍍層
        4.6.1 graphene-Cr 復(fù)合鍍層的硬度
        4.6.2 graphene-Cr 復(fù)合鍍層的摩擦學(xué)性能
    4.7 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果
致謝

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉艷;;低碳鋼表面化學(xué)復(fù)合鍍層制備及性能研究[J];鑄造技術(shù);2018年07期

2 曹宏偉;劉小琴;王超囡;彭成龍;孫初鋒;;金屬基納米復(fù)合材料不同復(fù)合鍍層研究綜述[J];山東化工;2018年12期

3 葉志國(guó);何慶慶;劉磊;韓鈺;陳川;馬光;;溫度對(duì)電沉積純銀鍍層和純銀/銀石墨復(fù)合鍍層磨損性能和行為的影響[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2017年02期

4 李士嘉;;復(fù)合鍍層的應(yīng)用和發(fā)展[J];腐蝕與防護(hù);1991年04期

5 馮筱珺;闞洪敏;魏曉冬;張寧;王曉陽;龍海波;;電沉積制備鎳基復(fù)合鍍層的研究進(jìn)展[J];表面技術(shù);2017年05期

6 黃華;陳永芳;;船用柴油機(jī)活塞桿表面微粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備及其性能分析[J];電鍍與環(huán)保;2017年03期

7 史政海;葛中巧;李欣玲;杜朝軍;楊艷菊;;電沉積Cu-Ni-Sn-Al_2O_3復(fù)合鍍層及其性能的研究[J];電鍍與環(huán)保;2017年05期

8 周汝起;;塑料模具的復(fù)合鍍層工藝及性能研究[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2013年30期

9 趙國(guó)剛;;納米碳管化學(xué)復(fù)合鍍層組織、沉積機(jī)理及性能[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào);2010年01期

10 金亞旭;華林;;硼酸鋁晶須增強(qiáng)鎳磷基化學(xué)復(fù)合鍍層的力學(xué)性能研究[J];材料研究與應(yīng)用;2008年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 金亞旭;鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鎳磷基化學(xué)復(fù)合鍍層的制備與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

2 范云鷹;電沉積Zn-Fe-SiO_2復(fù)合鍍層工藝、機(jī)理及應(yīng)用研究[D];昆明理工大學(xué);2005年

3 常立民;脈沖電沉積（Ni-Co）/Al_2O_3復(fù)合鍍層及其性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

4 張旻;電加工用Cu-ZrB_2復(fù)合鍍層的制備及其電加工性能研究[D];大連理工大學(xué);2006年

5 張樹生;鎳磷復(fù)合鍍層換熱元件制備工藝研究及凝結(jié)試驗(yàn)分析[D];山東大學(xué);2006年

6 陳傳盛;有機(jī)小分子修飾碳納米管及復(fù)合鍍層的研究[D];湖南大學(xué);2006年

7 郭超;碳納米管增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的性能及影響因素分析[D];北京化工大學(xué);2007年

8 周惠敏;鎳鈦齒科車針新型復(fù)合鍍層的制備與性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

9 胡佳;鋁合金表面Ni-Co-P三元合金納米化學(xué)復(fù)合鍍層的制備與性能研究[D];重慶大學(xué);2014年

10 張中泉;電沉積Ni-ZrC復(fù)合鍍層的織構(gòu)及內(nèi)應(yīng)力研究[D];上海交通大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳波;不銹鋼表面強(qiáng)化及摩擦學(xué)性能研究[D];東華大學(xué);2018年

2 李科;海洋沖刷腐蝕及生物污損環(huán)境下的鋅基復(fù)合鍍層的改性研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院海洋研究所);2018年

3 梁智鵬;超聲輔助電沉積Ni-Co/ZrO_2復(fù)合鍍層的電化學(xué)及性能研究[D];遼寧科技大學(xué);2018年

4 雷鈺;鋁合金表面Ni-SiC-MoS_2復(fù)合電鍍研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2018年

5 丁小龍;電刷鍍Ni-石墨烯復(fù)合鍍層的制備與性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

6 沈岳軍;碳鋼表面Ni-P-納米TiO_2復(fù)合化學(xué)鍍工藝的研究[D];貴州大學(xué);2018年

7 郭京浩;Ni-P基化學(xué)復(fù)合鍍層組織結(jié)構(gòu)與性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

8 汪川;旋轉(zhuǎn)交織噴射電沉積及Ni-CeO_2復(fù)合鍍層性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

9 徐洋;固結(jié)磨料與游離磨料相結(jié)合的硬質(zhì)合金球研磨基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

10 張翀翊;A356合金Ni-P-納米WC化學(xué)復(fù)合鍍層制備與性能研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2836587