本文關(guān)鍵詞：基于焦磷酸體系電刷鍍多元合金組織與性能的研究

  更多相關(guān)文章： 電刷鍍 焦磷酸體系 銅錫合金 鍍層成分 摩擦磨損

【摘要】：本文采用焦磷酸體系電刷鍍液,通過(guò)電刷鍍技術(shù)在45鋼基體上沉積鉛錫銅、錫鋅和銅錫三種合金鍍層,研究了各鍍層的工藝條件、組織結(jié)構(gòu)和摩擦磨損性能,重點(diǎn)分析了銅錫合金鍍層。試驗(yàn)通過(guò)改變刷鍍電壓、pH值、刷鍍液中主鹽濃度、刷鍍時(shí)間和電極材料等工藝參數(shù),研究了其對(duì)鍍層形貌與成分的關(guān)系,確定了最佳的工藝參數(shù),制備出不同成分的鍍層。采用X射線衍射儀(XRD)分析鍍層的物相結(jié)構(gòu)、掃描電鏡(SEM)表征鍍層組織形貌、能量色散X熒光(EDXRF)測(cè)鍍層成分與厚度、顯微硬度計(jì)測(cè)量鍍層顯微硬度和表面綜合測(cè)試性能儀測(cè)試摩擦磨損性能,試驗(yàn)結(jié)果如下所示。1. Pb-Sn-Cu三元合金隨鍍液中SnCl2·2H2O的濃度增加,鍍層中錫含量上升,鉛含量下降,銅含量保持不變；增加鍍液中CuSO4的濃度,鍍層中鉛含量下降,錫、銅含量上升；鍍層厚度隨刷鍍時(shí)間增加而變厚,36min時(shí)達(dá)到最大值16.5μm,鍍層沉積速率先增大后減少,刷鍍12min時(shí)沉積速率達(dá)到最大值0.548pm/min;物相分析表明鍍層中由鉛和銅錫化合物兩種相組成,隨著銅含量增加,化合物由Cu6Sn5變成Cu3Sn,鍍層硬度從HV0.0110.5升高至HV00119.6；摩擦磨損結(jié)果表明,鍍層的摩擦系數(shù)在0.43～0.56之間波動(dòng),發(fā)生了磨粒磨損。2. Sn-Zn合金隨著刷鍍速度從65mm/s增至195mm/s,鍍層沉積速率從0.95μm/min增至1.89μm/min,增幅為100%；當(dāng)電壓為2.5時(shí),鍍層僅含0.2%的鋅,隨電壓升高至10V,鋅含量增至63.0%；隨鍍液中的ZnSO47H2O從23.27g/L上升到69.81g/L,鍍層中鋅含量從21.75%升至59.23%；物相分析表明,鋅含量為63.0%的鍍層中存在錫和鋅兩種單質(zhì)相；隨著鋅含量增加,鍍層硬度從HVo.0133.3增至HVo0158.6,增幅為78%,鍍層耐磨性增強(qiáng),摩擦系數(shù)從0.22增加到0.30。3.Cu-Sn合金(1)通過(guò)研究確定了最佳工藝參數(shù)為pH值9.5、陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)速率130mm/s、鍍液溫度50℃、刷鍍電壓4V,在此條件下,改變鍍液中SnCl2·2H2O的濃度制備出錫含量從27.7%-70.0%的鍍層。(2)對(duì)鍍層物相分析結(jié)果表明,錫含量低于38%時(shí),鍍層a-Cu固溶體和Cu20Sn6相所構(gòu)成；錫含量在38～62.0%之間時(shí),鍍層由Cu6Sn5和Cu2oSn6所構(gòu)成,鍍層硬度較高,當(dāng)錫含量在61.4%時(shí),硬度達(dá)到最大值329.7HV；錫含量超過(guò)62%時(shí),鍍層由Cu6Sn5和p-Sn構(gòu)成,硬度較低。(3)鍍層的性能分析顯示,附著力在18-26N之間波動(dòng)；刷鍍18min的鍍層孔隙率非常低,為0.20～0.63個(gè)/cm2；在干摩擦條件下,錫含量低于38%時(shí),摩擦系數(shù)在0.4～0.5之間,錫含量高于38%時(shí),摩擦系數(shù)在0.6～0.7之間,有較好的耐磨性能,錫含量為61.4%時(shí)磨損量最小,主要發(fā)生了磨粒磨損和粘著磨損；在潤(rùn)滑條件下對(duì)錫含量為61.4%的鍍層進(jìn)一步研究,摩擦系數(shù)在0.05～0.10之間,磨痕寬度為在50～60μm之問(wèn),發(fā)生了輕微的磨粒磨損。
【關(guān)鍵詞】：電刷鍍 焦磷酸體系 銅錫合金 鍍層成分 摩擦磨損
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)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4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-12
• CONTENTS12-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.2 研究目的及意義17
• 1.3 電刷鍍技術(shù)17-21
• 1.3.1 電刷鍍技術(shù)原理17-18
• 1.3.2 電刷鍍鍍層的強(qiáng)化機(jī)理18-19
• 1.3.3 合金共沉積的條件及類型19
• 1.3.4 電刷鍍技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)19-21
• 1.4 不銹鋼成型模具的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4.1 銅基合金21-22
• 1.4.2 巴氏合金22
• 1.4.3 錫鋅合金22
• 1.4.4 陶瓷22-23
• 1.4.5 硬質(zhì)合金23
• 1.4.6 刷鍍鍍層的確定23
• 1.5 鍍層成分的影響因素23-25
• 1.5.1 絡(luò)合劑23-24
• 1.5.2 pH值24-25
• 1.5.3 電流密度和電壓25
• 1.5.4 主鹽濃度25
• 1.5.5 鍍液溫度25
• 1.6 關(guān)于粘著的分析25-26
• 1.7 主要研究?jī)?nèi)容26-28
• 第二章 試驗(yàn)設(shè)備及方法介紹28-32
• 2.1 試驗(yàn)材料28-29
• 2.1.1 基體材料及預(yù)處理28
• 2.1.2 試驗(yàn)藥品28-29
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備29
• 2.3 鍍層的刷鍍工藝流程29-30
• 2.4 鍍層表征與分析30
• 2.4.1 鍍層成分、厚度測(cè)定30
• 2.4.2 鍍層組織形貌分析30
• 2.4.3 鍍層物相檢測(cè)30
• 2.5 鍍層性能測(cè)試30-32
• 2.5.1 硬度測(cè)試30
• 2.5.2 鍍層與基體附著力測(cè)試30-31
• 2.5.3 鍍層孔隙率31
• 2.5.4 鍍層摩擦磨損試驗(yàn)31-32
• 第三章 Pb-Sn-Cu和Sn-Zn鍍層的制備與研究32-47
• 3.1 Pb-Sn-Cu鍍層的研究32-38
• 3.1.1 Pb-Sn-Cu鍍層的配方及其制備工藝32-33
• 3.1.2 鍍液中SnCl_2·2H_2O的濃度與鍍層成分的關(guān)系33-34
• 3.1.3 鍍液中CuSO_4與鍍層成分的關(guān)系34-35
• 3.1.4 刷鍍時(shí)間對(duì)鍍層厚度的影響35
• 3.1.5 Pb-Sn-Cu鍍層的物相和組織分析35-36
• 3.1.6 Pb-Sn-Cu鍍層的硬度36-37
• 3.1.7 Pb-Sn-Cu鍍層的摩擦磨損性能37-38
• 3.2 Sn-Zn鍍層的研究38-45
• 3.2.1 Sn-Zn鍍層的配方及其制備工藝39
• 3.2.2 pH值和電壓對(duì)鍍層鋅含量的影響39-40
• 3.2.3 刷鍍速度對(duì)鍍層成分、厚度的影響40
• 3.2.4 ZnSO_4·7H_2O含量對(duì)鍍層成分和厚度的影響40
• 3.2.5 鍍液溫度對(duì)鍍層成分的影響40-41
• 3.2.6 鍍層厚度隨時(shí)間的變化關(guān)系41
• 3.2.7 Sn-Zn鍍層的物相和組織分析41-42
• 3.2.8 Sn-Zn鍍層的硬度42-43
• 3.2.9 摩擦系數(shù)、臨界時(shí)間與刷鍍電壓的關(guān)系43-44
• 3.2.10 磨痕形貌圖44-45
• 3.3 小結(jié)45-47
• 第四章 Cu-Sn合金鍍層工藝及組織結(jié)構(gòu)的研究47-65
• 4.1 Cu-Sn鍍層的配方及其刷鍍工藝47-48
• 4.1.1 Cu-Sn鍍層刷鍍工藝流程47
• 4.1.2 Cu-Sn鍍層配方與刷鍍工藝47-48
• 4.2 工藝參數(shù)對(duì)鍍層成分的影響48-51
• 4.2.1 鍍液pH值和刷鍍電壓對(duì)鍍層中錫含量的影響48-49
• 4.2.2 鍍液成分對(duì)鍍層中錫含量的影響49-50
• 4.2.3 刷鍍時(shí)間對(duì)鍍層中錫含量的影響50-51
• 4.3 工藝參數(shù)對(duì)鍍層形貌的影響51-55
• 4.3.1 pH值對(duì)鍍層顯微結(jié)構(gòu)的影響51-52
• 4.3.2 陽(yáng)極的運(yùn)動(dòng)速率對(duì)鍍層顯微結(jié)構(gòu)的影響52-53
• 4.3.3 鍍液溫度對(duì)鍍層顯微結(jié)構(gòu)的影響53-54
• 4.3.4 陽(yáng)極材料對(duì)鍍層顯微結(jié)構(gòu)的影響54-55
• 4.4 最佳工藝參數(shù)的確定55
• 4.5 鍍層的組織55-61
• 4.5.1 銅錫合金相圖與全系銅錫鍍層的制備55-56
• 4.5.2 鍍層的外觀與元素分布56-58
• 4.5.3 鍍層的組織結(jié)構(gòu)58-59
• 4.5.4 鍍層的組織形貌59-61
• 4.6 熱處理對(duì)鍍層組織的影響61-62
• 4.7 鍍層的孔隙率62-63
• 4.8 小結(jié)63-65
• 第五章 銅錫合金鍍層的力學(xué)性能研究65-80
• 5.1 鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度65-66
• 5.2 鍍層顯微硬度66-68
• 5.3 摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)計(jì)68-69
• 5.3.1 試驗(yàn)方案及裝置68-69
• 5.4 干摩擦條件下的摩擦磨損試驗(yàn)69-74
• 5.4.1 鍍層摩擦性能的分析69-71
• 5.4.2 鍍層磨損形貌的研究及磨損機(jī)制的探討71-74
• 5.5 潤(rùn)滑條件下的摩擦磨損試驗(yàn)74-76
• 5.5.1 鍍層摩擦性能的分析74-75
• 5.5.2 鍍層磨損形貌的研究及磨損機(jī)制的探討75-76
• 5.6 應(yīng)用76-78
• 5.6.1 低轉(zhuǎn)速專用夾具76-77
• 5.6.2 不銹鋼陽(yáng)極的制備77-78
• 5.6.3 刷鍍模具78
• 5.7 小結(jié)78-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文87-89
• 致謝89

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉家浚;復(fù)合表面技術(shù)研究的新進(jìn)展[J];中國(guó)表面工程;1998年01期

2 涂偉毅,徐濱士,董世運(yùn);復(fù)合電沉積機(jī)理現(xiàn)狀及對(duì)納米復(fù)合電刷鍍機(jī)理研究的啟示[J];中國(guó)表面工程;2003年04期

3 胡振峰;董世運(yùn);汪笑鶴;徐濱士;;面向裝備再制造的納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)的新發(fā)展[J];中國(guó)表面工程;2010年01期

4 羅建東;曾德長(zhǎng);張_";;刷鍍鎳-磷鍍層的生長(zhǎng)模型研究[J];表面技術(shù);2009年06期

5 任建國(guó);蒲薇華;何向明;萬(wàn)春榮;姜長(zhǎng)印;;電沉積法制備鋰離子電池錫銅合金負(fù)極及表面修飾[J];稀有金屬材料與工程;2006年S2期

6 譚澄宇;崔航;胡煒;劉宇;鄭子樵;;納米-Al_2O_3顆粒對(duì)鎳電結(jié)晶初期階段的影響(英文)[J];稀有金屬材料與工程;2010年01期

7 張玉峰;吳剛;;鑄鐵密封環(huán)配合表面復(fù)合刷鍍修復(fù)工藝[J];電鍍與涂飾;2007年11期

8 張琪;曾振歐;徐金來(lái);趙國(guó)鵬;;低錫銅 錫合金無(wú)氰電鍍工藝[J];電鍍與涂飾;2011年09期

9 梁金生,梁廣川,高興華;不銹鋼器皿拉深模具材料研究的最新發(fā)展[J];鍛壓技術(shù);1997年01期

10 徐晉勇;張健全;高清;;現(xiàn)代先進(jìn)表面技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J];電子工藝技術(shù);2006年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 蔣斌;納米顆粒復(fù)合電刷鍍鎳基鍍層的強(qiáng)化機(jī)理及其性能研究[D];重慶大學(xué);2003年

2 劉先黎;電刷鍍大塊納米銅的制備及力學(xué)性能研究[D];吉林大學(xué);2006年

3 李明玉;銅材料的激光表面強(qiáng)化研究[D];鄭州大學(xué);2013年

4 孟可可;仿生超疏水金屬表面的制備與性能研究[D];吉林大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 姜騰達(dá);無(wú)氰電鍍銅錫合金代鎳工藝研究[D];華南理工大學(xué);2011年

2 李鄉(xiāng)亮;SiC/Cu導(dǎo)電耐磨電刷鍍復(fù)合涂層的沉積機(jī)理研究及其應(yīng)用[D];天津大學(xué);2012年

3 余向飛;無(wú)氰銅鋅合金電鍍工藝研究[D];大連理工大學(xué);2008年

4 劉勝;鋰離子電池CuSn合金負(fù)極材料的研究[D];湖南大學(xué);2009年

5 趙涌;電刷鍍法制備超疏水表面的試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

6 吳雪萌;Sn-Zn合金電沉積制備與性能的研究[D];上海交通大學(xué);2013年

7 汪雪梅;鎳基復(fù)合電刷鍍超疏水表面的制備及性能研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：975534