本文關(guān)鍵詞：代硬鉻Ni-B鍍層耐磨損和耐腐蝕研究

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【摘要】：本文通過在普通的鍍Ni電鍍液中加入二甲胺硼烷硼源(DMAB),采用電沉積技術(shù)在純銅片的表面制備了Ni-B合金防護(hù)鍍層。研究了不同的熱處理溫度對(duì)鍍層組織結(jié)構(gòu)及性能的影響,評(píng)價(jià)了不同的熱處理溫度后的鍍層的顯微結(jié)構(gòu),力學(xué)性能。在3.5%Na Cl溶液中的電化學(xué)耐腐性能以及在油摩擦潤(rùn)滑介質(zhì)條件下的摩擦學(xué)性能。用六價(jià)鉻電鍍液制備出硬鉻耐磨鍍層作為對(duì)比樣。使用真空退火爐在200℃到400℃的不同溫度下對(duì)Ni-B合金鍍層進(jìn)行熱處理。晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌分別用XRD,SEM和TEM依次表征分析。鍍層的機(jī)械性能和摩擦性能用顯微硬度計(jì),劃痕儀和摩擦機(jī)依次測(cè)試。鍍層的磨損機(jī)理通過磨損率結(jié)合SEM來觀察磨痕表面形貌來分析。納米壓痕硬度和彈性模量用納米壓痕儀來精確測(cè)量。研究結(jié)果表明所制備的鍍態(tài)Ni-B合金防護(hù)鍍層具有均勻納米晶結(jié)構(gòu)。鍍層平均厚度為45微米左右,鍍層表面光滑平整,鍍態(tài)顯微硬度在700~800Hv左右。鍍層顯微硬度隨熱處理溫度的升高鍍層硬度先增加,溫度高于350℃后減少。XRD和TEM表征分析表明,鍍態(tài)鍍層的相結(jié)構(gòu)主要由納米晶的Ni-B固溶體組成。鍍層隨熱處理的溫度的升高,有Ni3B顆粒的析出,晶粒會(huì)粗化。鍍層硬度會(huì)由于細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化機(jī)理的共同作用出現(xiàn)先增加后減少的現(xiàn)象。鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度隨熱處理溫度升高而增強(qiáng)。經(jīng)過300℃熱處理保溫20min后鍍層顯微硬度可達(dá)到980 Hv,耐磨性提高表現(xiàn)為磨損率顯著降低。Ni-B鍍層的油摩擦性能比純Ni鍍層、Ni-Fe合金鍍層都有很大的改善。劃痕測(cè)試結(jié)果表明鍍態(tài)與熱處理過后的Ni-B鍍層與基體都有良好的結(jié)合強(qiáng)度。摩擦實(shí)驗(yàn)表明在油潤(rùn)滑的不同滑動(dòng)條件下300℃-熱處理Ni-B鍍層的磨損率最小耐磨性能最好,而且磨損率小于硬鉻鍍層。優(yōu)異的耐磨性能歸功于鍍層高的硬模比(H/E).考察Ni-B鍍層結(jié)構(gòu),表面形貌及熱處理溫度對(duì)耐蝕性的影響并與純鎳鍍層對(duì)比,利用modulab電化學(xué)工作站測(cè)定其極化曲線和電化學(xué)阻抗譜,對(duì)其耐腐蝕性進(jìn)行分析.對(duì)試樣進(jìn)行鹽霧腐蝕試驗(yàn),用SEM觀察腐蝕試樣的表面形貌并通過EDS分析腐蝕前后鍍層表面化學(xué)元素的變化。結(jié)果表明:在3.5%Na Cl溶液電化學(xué)測(cè)試和5%Na Cl溶液鹽霧實(shí)驗(yàn)中Ni-B鍍層具有較好的耐蝕性;熱處理影響鍍層的耐蝕性,經(jīng)過熱處理鍍層耐蝕性有所改善,Ni-B鍍層經(jīng)300℃熱處理后,耐蝕性能處于最好狀態(tài),熱處理溫度達(dá)到400℃時(shí),耐蝕性能較300℃降低,但仍優(yōu)于鍍態(tài)Ni-B鍍層。
【關(guān)鍵詞】：Ni-B 電沉積 耐腐蝕 代硬鉻 摩擦磨損 硬模比
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.1.1 替代有毒鍍鉻工藝的必要性9
• 1.1.2 代鉻鍍層及工藝研究9-10
• 1.2 代硬鉻合金電鍍層的研究進(jìn)展10-12
• 1.3 Ni-B合金與Ni-B基復(fù)合鍍層的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 電沉積制備納米晶鍍層的方法13-15
• 1.4.1 直流電沉積14
• 1.4.2 脈沖電沉積14
• 1.4.3 復(fù)合共沉積14-15
• 1.5 鍍液組成及工藝條件對(duì)電沉積Ni-B合金鍍層的影響15-17
• 1.5.1 電鍍液組成15-16
• 1.5.2 工藝條件16-17
• 1.6 課題研究目的及內(nèi)容17-18
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方案及研究方法18-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案18-19
• 2.1.1 電鍍工藝18-19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試樣制備19
• 2.1.3 鍍層熱處理實(shí)驗(yàn)19
• 2.2 表征方法及原理19-25
• 2.2.1 鍍層顯微維氏硬度測(cè)試19-20
• 2.2.2 鍍層的結(jié)構(gòu)和表面形貌表征20-21
• 2.2.3 鍍層的力學(xué)性能表征21-22
• 2.2.4 摩擦學(xué)性能表征22-23
• 2.2.5 Ni-B合金鍍層的耐腐蝕性能表征23
• 2.2.6 Ni-B合金鍍層的電流效率和鍍層厚度計(jì)算23-25
• 第三章 Ni-B合金鍍層在油潤(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)行為分析25-46
• 3.1 鍍層的結(jié)構(gòu)和表面形貌表征25-33
• 3.1.1 Ni-B合金鍍層的硬度25-27
• 3.1.2 Ni-B合金鍍層的表面形貌分析27-29
• 3.1.3 Ni-B合金鍍層的晶體結(jié)構(gòu)分析29-32
• 3.1.4 透射電子顯微鏡(TEM)32-33
• 3.2 鍍層的力學(xué)性能表征與結(jié)果分析33-39
• 3.2.1 納米壓痕硬度與彈性模量33-36
• 3.2.2 膜-基結(jié)合力36-39
• 3.3 油潤(rùn)滑條件下Ni-B合金鍍層的摩擦學(xué)性能分析39-44
• 3.3.1 摩擦系數(shù)波動(dòng)性分析39-41
• 3.3.2 磨損率變化41-44
• 3.4 結(jié)論44-46
• 第四章 鍍層耐腐蝕性能的電化學(xué)和鹽霧分析46-51
• 4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析47-50
• 4.2 結(jié)論50-51
• 第五章 結(jié)論51-52
• 參考文獻(xiàn)52-57
• 致謝57-58
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果58-59

【參考文獻(xiàn)】

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