纳米Al2O3在化学复合镀中的应用研究
表面工程技术包括电镀、化学镀、热喷涂、氧化等技术，其中Ni-P化学镀是一项在工业中广泛使用的重要的表面工程技术，但是，随着工业技术的发展，对机器零部件的要求越来越高，传统的二元镀层在许多场合已难以满足使用要求，为了提高其力学性能，各种添加了第二相粒子的共沉积化学镀得到了迅速发展。近年来，人们通过在Ni-P镀层中添加诸如PTEE和石墨等软粒子，以及陶瓷和金刚石等硬颗粒，已经获得了具有低摩擦系数和高硬度的Ni-P-X三元复合镀层。
本文将纳米Al2O3作为第二相粒子加入到Ni-P镀中，采取化学镀的方法制备了Ni-P-nanoAl2O3复合镀层，并对比了微米和亚微米Al2O3复合镀层，研究了化学复合镀的工艺参数、化学复合镀层的表面性能，探讨了纳米颗粒复合镀层的强化机理。为进一步工程应用提供理论依据。
实验以Q235钢片和45号钢为基体，经过除锈、碱性除油、酸洗和表面活化等预处理后施镀。为保证纳米Al2O3在镀液中均匀分布，对纳米Al2O3粉进行烘干、过筛和表面活化等预处理。通过实验及相关比较分析，确定了Ni-P-Al2O3复合镀的最佳工艺参数和操作条件。然后对各种镀层在不同的温度下进行时效处理1小时，温度分别为：200℃、300℃、400℃、500℃、600℃。用扫描电镜SEM观察显微组织，用显微硬度计测试其显微硬度，用环-块式摩擦实验测量其耐磨性，并与二元Ni-P镀层以及Ni-P-microAl2O3复合镀层进行了性能对比，研究了时效温度对镀层硬度和磨损性能的影响。结果表明，纳米Al2O3粒子在Ni-P-Al2O3镀层中呈弥散分布，在三种Ni-P基镀层中，Ni-P-nanoAl2O3复合镀层的硬度和耐磨性最好，经400℃时效处理后得到最佳值，此时的镀层耐磨性是Ni-P镀层的2.3倍，是微米Al2O3复合镀层的1.9倍。其硬度值在镀态下即可达644HV，在400℃时可达1089HV，500℃时仍达到906HV。这表明，NanoAl2O3粒子的存在可极大地增强Ni-P镀层的硬度和耐磨性。在纳米复合镀层中，强化机理已发生了明显的变化，此时的硬度已不再是简单的Al2O3粒子硬度与Ni-P合金基体硬度的加权平均值，而是纳米粒子弥散强化了Ni-P合金基体。随着时效温度的升高，各种镀层的硬度和耐磨性均呈先上升后下降的趋势，但含有纳米Al2O3的复合镀层在高温峰值后硬度值下降速度最慢，因而是一种在高温状态下工作零件的一种理想镀层。
纳米Al2O3;化学复合镀;耐磨性;时效处理;工艺参数;操作条件
南京工业大学
硕士
化工过程机械
周苏闽
2008
中文
TG174.445;TG146.21
65
2012-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）