針對(duì)單一納米顆粒電刷鍍鍍層綜合性能存在的不足,利用電刷鍍技術(shù)在45鋼基材上制備含納米WC和PTFE的鎳基復(fù)合鍍層。采用掃描電子顯微鏡觀察電刷鍍復(fù)合鍍層的表面形貌和顯微結(jié)構(gòu),球盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試其干摩擦條件下摩擦磨損性能,在pH=4濃度為0.05mmol/L的硫酸溶液中進(jìn)行耐腐蝕性試驗(yàn)。結(jié)果表明:在鍍液中添加不同含量納米粒子,可以不同程度填補(bǔ)粒子之間的空缺,使鍍層表面平整、光滑;含納米WC和PTFE鎳基復(fù)合鍍層的耐磨損和耐腐蝕性能強(qiáng)于純鎳基鍍層和45鋼基體,這是由于納米粒子細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化所致;當(dāng)含1.5g/L納米WC與7g/L納米PTFE乳液的復(fù)合鍍層耐磨損性能最佳;含1g/L納米WC與5g/L納米PTFE復(fù)合鍍層的耐腐蝕性能較純鎳基復(fù)合鍍層提高一倍;45鋼的磨損機(jī)制是粘著磨損,純鎳基鍍層的磨損機(jī)制是剝層磨損,納米WC/PTFE鎳基復(fù)合鍍層的磨損機(jī)制是磨粒磨損。 

【文章來源】：中國表面工程. 2015,28(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１純鎳基鍍層和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ納米復(fù)合鍍層的Ｘ射線衍射圖譜

鍍層的Ｘ射線衍射圖譜。從圖１可以看出，ＷＣ／ＰＴＦＥ圖１純鎳基鍍層和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ納米復(fù)合鍍層的Ｘ射線衍射圖譜Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｔｈｅＮｉｃｏａｔｉｎｇａｎｄＮｉ－ＷＣ／ＰＴ－ＦＥｎａｎｏ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓ鎳基復(fù)合鍍層中，ＷＣ含量較低，未見其明顯特征峰。這是因?yàn)�，ＷＣ在鍍液中作為晶核生長(zhǎng)成晶粒，被ＰＴＦＥ所包裹，因而導(dǎo)致鍍層表面ＷＣ含量較少。２．２ＷＣ／ＰＴＦＥ鎳基復(fù)合鍍層的表面形貌圖２為純鎳基鍍層和不同納米ＷＣ和ＰＴＦＥ濃度鎳基復(fù)合鍍層的表面形貌。圖２（ａ）所示，純鎳基鍍層表面密布包狀組織，這是由于粒子聚集所致，結(jié)構(gòu)較為疏松，孔洞（圖片中黑點(diǎn)處）密布。由圖２（ｂ）～（ｅ）可見，納米ＷＣ／ＰＴＦＥ鎳基復(fù)合鍍層結(jié)構(gòu)致密、顆粒分散均勻，相較于純鎳基鍍層，ＷＣ／ＰＴＦＥ鎳基復(fù)合鍍層表面更加平整、孔洞數(shù)量大大減少，且隨著ＷＣ和ＰＴＦＥ濃度的增加鍍層表面結(jié)構(gòu)更加致密、孔洞數(shù)量減少、平整性增加。這是由于在加入納米ＷＣ和ＰＴＦＥ粒子后，其可作為填充材料填補(bǔ)鍍層中的孔洞和縫隙；并利用納米ＷＣ顆粒較高的比表面積和表面活性，使其均勻分散在溶液中成為晶核，促進(jìn)結(jié)晶和晶�？焖偕L(zhǎng)，顯著提高結(jié)晶形核率；且彌散分布在鍍層中的納米顆粒又可以起到阻礙鍍層晶粒長(zhǎng)大的作用，因此使復(fù)合鎳鍍層的晶粒細(xì)小，表面均勻、平坦，結(jié)合較為致密。同時(shí)，由于ＰＴＦＥ高分子聚合物的作用，鍍層表面將會(huì)產(chǎn)生裂紋，且隨著ＰＴＦＥ乳液濃度的增加，復(fù)合鍍層表面的裂紋數(shù)量有所增加，圖２（ｅ）中可見，當(dāng)Ｐ

２Ｎ時(shí)摩擦因數(shù)約為０．４，當(dāng)載荷４Ｎ時(shí)約為０．５。Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ復(fù)合鍍層上的磨痕部分被磨平，磨痕中部分晶粒由于受到較大載荷作用而出現(xiàn)脆性斷裂，使磨痕部位表面平整度較差，故導(dǎo)致其摩擦因數(shù)相對(duì)較大。圖３４５鋼、純鎳鍍層和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ納米復(fù)合鍍層的摩擦因數(shù)Ｆｉｇ．３Ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｉｔｈｔｉｍｅｏｆｔｈｅ４５ｓｔｅｅｌ，ＮｉｃｏａｔｉｎｇａｎｄＮｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥｎａｎｏ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓ圖４４５鋼和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ納米復(fù)合鍍層磨損表面形貌Ｆｉｇ．４Ｗｅａｒｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｈｅ４５ｓｔｅｅｌａｎｄＮｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥｎａｎｏ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓ圖５為４５鋼基體、純鎳鍍層和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴ－ＦＥ復(fù)合鍍層干摩擦條件下的磨損情況（磨損量和磨痕寬度）。從圖中可以看出，當(dāng)載荷為２Ｎ時(shí)，鍍層的磨損量和磨痕寬度均要小于４５鋼基體，耐磨性能有所提高。這是由于細(xì)晶粒組織受到外力發(fā)生塑性變形，可分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，塑性變形較均勻，應(yīng)力集中較小，致使細(xì)晶粒金屬比粗晶粒金屬具有更高的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性，故鍍層的耐磨損性能得到改善。但當(dāng)載荷為４Ｎ時(shí)，純鎳基鍍層磨損量最大，這是由于此時(shí)純鎳基鍍層表面的載荷較大，產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，重復(fù)作用導(dǎo)致鍍層微裂紋的產(chǎn)生，當(dāng)微裂紋不斷擴(kuò)展和連接時(shí)產(chǎn)生宏觀裂紋，致使鍍層呈塊狀脫落，即為剝層磨損。而當(dāng)ＷＣ質(zhì)量濃度為１．５ｇ／Ｌ、ＰＴＦＥ乳液濃度為７ｇ／Ｌ時(shí)的磨痕寬度和磨損量最小，耐磨性能最佳。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3002786