本文關(guān)鍵詞：45鋼表面含Zn-Sn合金覆蓋的微納結(jié)構(gòu)制備工藝及性能研究

  更多相關(guān)文章： 45鋼 陽極氧化 微納結(jié)構(gòu) Zn-Sn合金 硫化 抗粘附性能

【摘要】：45鋼輪胎模具在使用過程中,受到橡膠粘附、腐蝕、高頻次摩擦等因素的影響,表面易粘附大量的橡膠,導(dǎo)致其組織、形貌受到不同程度的破壞而失效,需要對模具進(jìn)行不斷的拆卸、清洗,甚至更換,既縮短了輪胎模具的使用壽命,又增加了生產(chǎn)成本。因此,如何提高模具的抗粘附和失效性能具有重要的研究價(jià)值。一般地,輪胎模具構(gòu)造復(fù)雜,體積較大,表面質(zhì)量要求嚴(yán)格,采用高性能材料制備,生產(chǎn)成本加大,使用范圍縮小。材料表面技術(shù)可滿足模具對于腐蝕,粘附,疲勞,耐磨等方面的質(zhì)量要求,低成本、高效益地解決上述問題。因此,本文提出一種陽極氧化及電化學(xué)復(fù)合處理方法,通過控制時(shí)間、電壓、溫度、氧化劑等相關(guān)工藝參數(shù),在45鋼表面制備含Zn-Sn合金覆蓋層的多尺度微納米復(fù)合結(jié)構(gòu),研究該結(jié)構(gòu)在橡膠硫化過程中的抗粘附污染效果及抗腐蝕失效能力。論文的主要研究內(nèi)容如下：1.采用定電壓陽極氧化法,試驗(yàn)電壓為40V,電解質(zhì)溶液配比為240ml(CH20H)2+10m1 H20+0.3.wt% NH4F,溫度為20℃,時(shí)間為10min,45鋼表層可獲得隨機(jī)均勻分布的,近似圓形的納米小孔結(jié)構(gòu),尺寸為20-150nm,深度為1-5gm。研究相關(guān)工藝參數(shù)發(fā)現(xiàn)：電壓增大,時(shí)間延長,溫度降低,去離子水增多,表面微納米結(jié)構(gòu)形成減少,形狀不規(guī)則,分布不均勻；增加NH4+的濃度,納米結(jié)構(gòu)沒有明顯變化；F-離子增多,孔結(jié)構(gòu)數(shù)量減少,尺寸增大；添加氧化劑,可生成珊瑚狀孔結(jié)構(gòu)；加入擴(kuò)孔離子,則形成單個(gè)的管狀結(jié)構(gòu)。2.利用電化學(xué)沉積法,以焦磷酸鋅和硫酸亞錫為電解質(zhì)體系,在45鋼微納米結(jié)構(gòu)表層沉積Zn-Sn合金,可獲得含覆蓋層的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu),其尺寸為20～50 nm,深度為1-3μm。3.通過熱處理、時(shí)效、摩擦磨損、抗熱震性試驗(yàn),分析了含Zn-Sn合金覆蓋層的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的性能。結(jié)果表明：復(fù)合結(jié)構(gòu)結(jié)合性能較好,經(jīng)過退火、時(shí)效處理后附著力進(jìn)一步提高,磨損量較小。4.平板硫化實(shí)驗(yàn)：模擬橡膠輪胎的硫化過程,比較原始試樣、陽極氧化試樣、沉積試樣的硫化粘附、表面腐蝕失效情況,發(fā)現(xiàn)Zn-Sn合金覆蓋的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)對基體有保護(hù)效果,對橡膠有“襯托”作用,可疏橡膠,硫化粘附污染物的累積較少,增重較慢,對于高頻次的摩擦具有一定的減摩效果,降低了失效發(fā)生的可能性,可用于解決輪胎模具的硫化問題。
【關(guān)鍵詞】：45鋼 陽極氧化 微納結(jié)構(gòu) Zn-Sn合金 硫化 抗粘附性能
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• CONTENTS11-14
• 第一章 緒論14-27
• 1.1 引言14-15
• 1.2 金屬表面微納技術(shù)的概況15-17
• 1.2.1 微納化技術(shù)研究歷程15-16
• 1.2.2 表面微納化技術(shù)的發(fā)展趨勢16-17
• 1.3 陽極氧化制備金屬表面微納結(jié)構(gòu)17-23
• 1.3.1 陽極氧化制備微納結(jié)構(gòu)的原理17-22
• 1.3.2 金屬表面微納結(jié)構(gòu)的應(yīng)用22-23
• 1.4 微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及模具硫化污染23-24
• 1.4.1 微納結(jié)構(gòu)制備工藝、原理及應(yīng)用23-24
• 1.4.2 模具硫化污染處理方法24
• 1.5 本文選題背景及內(nèi)容24-25
• 1.6 技術(shù)路線25-27
• 第二章 45鋼表面多尺度微納結(jié)構(gòu)的工藝研究27-49
• 2.1 引言27
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備及材料27-29
• 2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備27-28
• 2.2.2 試驗(yàn)材料28-29
• 2.3 試驗(yàn)方法29-30
• 2.4 45鋼陽極氧化SEM形貌及形成機(jī)理分析30-35
• 2.5 45鋼陽極氧化影響因素分析35-47
• 2.5.1 電極系統(tǒng)在陽極氧化過程中的選取原則35-36
• 2.5.2 電壓對于納米化進(jìn)程的影響36-38
• 2.5.3 電解質(zhì)溫度對陽極氧化的影響分析38-40
• 2.5.4 NH_4F電解質(zhì)在微納米化進(jìn)程中的作用40-42
• 2.5.5 氧化劑對陽極氧化的影響機(jī)理42-43
• 2.5.6 去離子水的雙向制約作用43-44
• 2.5.7 時(shí)間對納米薄膜結(jié)構(gòu)的影響分析44-45
• 2.5.8 拋光效果及攪拌狀態(tài)的影響分析45-47
• 2.5.9 擴(kuò)孔離子的作用47
• 2.6 本章小結(jié)47-49
• 第三章 電化學(xué)制備含Zn-Sn合金覆蓋的微納結(jié)構(gòu)49-59
• 3.1 引言49
• 3.2 試驗(yàn)方法及設(shè)備49-51
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析51-52
• 3.4 電化學(xué)沉積影響因子的選取原則52-55
• 3.4.1 導(dǎo)電鹽的選擇52
• 3.4.2 光亮劑的選擇52-53
• 3.4.3 PH值的選定53-54
• 3.4.4 溫度的選定原則54
• 3.4.5 反應(yīng)時(shí)間的確定54-55
• 3.5 表層組織和3D形貌分析55-57
• 3.6 本章小結(jié)57-59
• 第四章 多尺度微納米結(jié)構(gòu)的性能表征59-68
• 4.1 引言59
• 4.2 試驗(yàn)材料及設(shè)備59-60
• 4.2.1 試驗(yàn)材料59-60
• 4.2.2 試驗(yàn)設(shè)備60
• 4.3 試驗(yàn)方法60-61
• 4.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析61-67
• 4.4.1 潤濕性試驗(yàn)分析61-62
• 4.4.2 表層抗熱震性分析62-63
• 4.4.3 薄膜附著力分析63-64
• 4.4.4 退火處理的結(jié)果對比64-65
• 4.4.5 時(shí)效的影響65-66
• 4.4.6 摩擦學(xué)特性分析66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 多尺度微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的硫化模擬68-75
• 5.1 引言68
• 5.2 試驗(yàn)材料及設(shè)備68-69
• 5.2.1 試驗(yàn)材料68-69
• 5.2.2 試驗(yàn)設(shè)備69
• 5.3 硫化參數(shù)及試驗(yàn)方法69-70
• 5.3.1 硫化參數(shù)的選擇原則69
• 5.3.2 試驗(yàn)方法69-70
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析70-73
• 5.4.1 硫化后的宏觀形貌變化70-72
• 5.4.2 硫化后的微觀形貌及EDS分析72-73
• 5.4.3 增重法表征微納米結(jié)構(gòu)抗粘附污染的效果73
• 5.5 本章小結(jié)73-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文82-84
• 致謝84

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本文編號：904124