本文關(guān)鍵詞：制備高含量金剛石鎳基復(fù)合鍍層的工藝研究

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【摘要】：將金剛石微粒添加到鍍層中制備出Ni-金剛石復(fù)合鍍層,鍍層被賦予了新的屬性,因此鍍層的摩擦學(xué)性能得到改變。鍍層中微粒的含量會對其摩擦學(xué)性能產(chǎn)生重要的影響。以往的研究,大都通過傳統(tǒng)共沉積的方法制備復(fù)合鍍層,這種方法制備的鍍層中微粒的體積分數(shù)一般很難達到30%。通過添加表面活性劑等方法可提高鍍層中微粒含量,但提升空間有限,而且本身也存在一定缺陷。為了提高鍍層中金剛石含量,提升鍍層的性能,本論文采用了懸浮法、埋砂法和電泳-電沉積法(兩步法),并對三種方法進行了系統(tǒng)的研究。同時研究了金剛石粒徑大小會對用以上三種方法制備的鍍層產(chǎn)生何種影響。這三種方法都是通過延長微粒在試樣表面的停留時間,來提高鍍層中微粒的含量,差別在于埋砂法、懸浮法是利用重力的作用,電泳-電沉積法利用了電場力的作用。本文的主要工作及結(jié)論如下:(1)運用埋砂法開展實驗研究。探討了埋砂法的實驗參數(shù):溫度、金剛石濃度、金剛石粒徑對鍍層中微粒含量的影響。研究發(fā)現(xiàn),埋砂法可顯著提高復(fù)合鍍層中金剛石微粒的含量。鍍層中金剛石含量變化與溫度變化呈負相關(guān)。鍍層中金剛石的含量先隨電鍍液中金剛石濃度增加而增加,達到一定值后保持不變。在1-2μm、3-6μm、6-12μm三種粒徑下的含量最大值分別達到43.1%、51.4%、61%。(2)運用懸浮法開展實驗研究。探討了懸浮法的實驗參數(shù):溫度、電流密度、金剛石濃度、金剛石粒徑對鍍層中微粒含量的影響。研究發(fā)現(xiàn),懸浮法對復(fù)合鍍層中金剛石微粒含量提升明顯。鍍層中金剛石含量與溫度和電流密度均呈負相關(guān)。電鍍液中金剛石濃度對埋砂法的影響趨勢與懸浮法相同。在1-2μm、3-6μm、6-12μm三種粒徑下的含量最大值分別達到53.2%、62.4%、65.4%。(3)運用兩步法開展實驗研究。兩步法的實驗參數(shù)分為電泳沉積部分和電沉積部分,電泳沉積實驗參數(shù):電泳電壓,電泳時間,金剛石粒徑;電沉積試驗參數(shù):溫度。研究發(fā)現(xiàn),電泳-電沉積法制備的復(fù)合鍍層中金剛石微粒含量得到極大的提升。電泳電壓、電泳時間變化與鍍層中金剛石的含量呈正相關(guān),達到一定值后,不再對鍍層中金剛石含量產(chǎn)生提升效果。電鍍液45℃時效果最好。在1-2μm、3-6μm、6-12μm三種粒徑下的含量最大值分別達到60.1%、62.2%、65.5%。(4)研究了金剛石含量對復(fù)合鍍層的摩擦學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),金剛石含量的增加和金剛石粒徑的增大,都會導(dǎo)致復(fù)合鍍層的摩擦系數(shù)降低。隨著鍍層中金剛石含量的增加,鍍層的耐磨性得到極大改善,當含量達到60%以上時,復(fù)合鍍層幾乎無磨損。(5)研究了埋砂法、懸浮法和電泳-電沉積法對圓棒試樣的影響。實驗發(fā)現(xiàn),試樣的放置方式會對埋砂法、懸浮法制備的復(fù)合鍍層不同表面中的微粒含量產(chǎn)生重要影響;圓棒的直徑會對電泳-電沉積法的實驗結(jié)果產(chǎn)生影響,直徑為1.5mm時電泳沉積的金剛石薄膜極易在電鍍液中脫落,這就導(dǎo)致鍍層含量不均,直徑為6mm時制備的鍍層平整,金剛石分布均勻且含量高。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合鍍層 懸浮法 埋砂法 電泳-電沉積法 金剛石含量 摩擦學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 注釋表14-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 課題背景15
• 1.2 復(fù)合鍍層的分類及研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 耐磨性復(fù)合鍍層15-16
• 1.2.2 自潤滑復(fù)合鍍層16
• 1.2.3 耐蝕性復(fù)合鍍層16
• 1.3 復(fù)合共沉積的機理16-19
• 1.3.1 Guglielmi模型17
• 1.3.2 Kariapper和Foster模型17-18
• 1.3.3 MTM模型18
• 1.3.4“完全沉降”模型18-19
• 1.4 電鍍復(fù)合鍍層的制備方法19-23
• 1.4.1 傳統(tǒng)共沉積19-20
• 1.4.2 埋砂法和懸浮法20-21
• 1.4.2.1 埋砂法20-21
• 1.4.2.2 懸浮法21
• 1.4.3 電泳-電沉積法21-23
• 1.4.3.1 電泳沉積簡介22-23
• 1.4.3.2 電泳-電沉積法的研究現(xiàn)狀23
• 1.5 課題研究目的及意義23-24
• 1.6 課題研究的主要內(nèi)容24-25
• 第二章 實驗方案及設(shè)備25-36
• 2.1 引言25
• 2.2 基體材料選擇及預(yù)處理25
• 2.3 基質(zhì)金屬的選擇25
• 2.4 微粒的選擇及預(yù)處理25-26
• 2.4.1 微粒的選擇25-26
• 2.4.2 微粒的預(yù)處理26
• 2.5 實驗用主要儀器設(shè)備26-27
• 2.6 埋砂法、懸浮法的實驗準備27-29
• 2.6.1 復(fù)合電鍍?nèi)芤旱闹苽?/span>27-28
• 2.6.2 埋砂法、懸浮法實驗裝置28
• 2.6.3 埋砂法、懸浮法工藝流程28-29
• 2.6.3.1 埋砂法的工藝流程28-29
• 2.6.3.2 懸浮法的工藝流程29
• 2.7 電泳-電沉積法的實驗準備29-31
• 2.7.1 電泳-電沉積法溶液的制備29-30
• 2.7.1.1 電泳液的制備29-30
• 2.7.1.2 電鍍液的制備30
• 2.7.2 電泳-電沉積法實驗裝置30
• 2.7.3 電泳-電沉積法工藝流程30-31
• 2.7.3.1 電泳的工藝流程30-31
• 2.7.3.2 電沉積的工藝流程31
• 2.8 復(fù)合鍍層的檢測方法31-35
• 2.8.1 金剛石含量的檢測31-33
• 2.8.2 表面和斷面形貌的檢測33
• 2.8.3 粗糙度的檢測33-34
• 2.8.4 摩擦系數(shù)的測定34
• 2.8.5 耐磨性的檢測34-35
• 2.8.6 上試樣磨損率的檢測35
• 2.9 本章小結(jié)35-36
• 第三章 高含量金剛石鎳基復(fù)合鍍層的制備36-53
• 3.0 引言36
• 3.1 埋砂法、懸浮法機理36-38
• 3.1.1 固體微粒在鍍液中的懸浮36-37
• 3.1.2 固體微粒在鍍液中的沉降37-38
• 3.2 埋砂法、懸浮法的工藝研究38-45
• 3.2.1 微粒的沉降速度38-40
• 3.2.2 溫度的影響40-41
• 3.2.3 電流密度的影響41-43
• 3.2.4 金剛石濃度的影響43-44
• 3.2.5 金剛石粒徑的影響44-45
• 3.3 電泳沉積機理45-47
• 3.3.1 電荷的來源45
• 3.3.2 電泳遷移率45-46
• 3.3.3 電泳沉積的微觀過程46-47
• 3.4 電泳-電沉積法的工藝研究47-51
• 3.4.1 電鍍液溫度對電泳-電沉積法的影響47-48
• 3.4.2 電泳電壓對電泳-電沉積法的影響48-49
• 3.4.3 電泳時間對電泳-電沉積法的影響49-50
• 3.4.4 金剛石粒徑對電泳-電沉積法的影響50-51
• 3.5 埋砂法、懸浮法和電泳-電沉積法的對比研究51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 第四章 高含量金剛石鎳基復(fù)合鍍層的性能研究53-63
• 4.1 鎳-金剛石復(fù)合鍍層的組織成分53
• 4.2 復(fù)合鍍層的表面形貌53-55
• 4.3 復(fù)合鍍層的斷面形貌55-57
• 4.4 復(fù)合鍍層的粗糙度57
• 4.5 復(fù)合鍍層的摩擦系數(shù)57-59
• 4.6 復(fù)合鍍層的耐磨性59-60
• 4.7 復(fù)合鍍層的磨削作用60-61
• 4.8 本章小節(jié)61-63
• 第五章 棒形試樣制備高含量金剛石復(fù)合鍍層63-70
• 5.1 埋砂法63-65
• 5.1.1 試樣水平放置63-64
• 5.1.2 試樣豎直放置64-65
• 5.2 懸浮法65-67
• 5.2.1 試樣水平放置65-66
• 5.2.2 試樣豎直放置66-67
• 5.3 電泳-電沉積法67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 第六章 總結(jié)和展望70-72
• 6.1 主要研究工作及結(jié)論70-71
• 6.2 未來研究的展望71-72
• 參考文獻72-75
• 致謝75-76
• 在校期間的科研成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76

【參考文獻】

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本文編號：833127