电沉积nip合金及nipzrolt2gt纳米复合镀层的研究

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1、摘要摘要本文采用电沉积方法，对亚磷酸体系Ni．P合金及Ni．P．Zr02纳米复合镀层的工艺进行了研究，探讨了电沉积工艺参数及热处理温度对镀层表面形貌、组织结构与性能的影响，研究和分析了Ni．P合会及其纳米复合镀层的耐磨性能及耐磨机理。电沉积Ni-P合金的工艺研究表明，镀层中的P含量受镀液中H3P03浓度和电流密度影响，在309／L以内增加镀液中H3P03浓度，可提高镀层中的P含量；增大电流密度，镀层P含量下降；提高施镀温度和电流密度均使沉积速度增大。XRD分析结果表明，随着Ni．P合金镀层中P含量的增加，镀层组织由微晶组织逐渐转变为非晶态组织。本实验所

2、得Ni．4．3wt％P合金镀层为完全的微晶结构，Ni．8．7wt％P镀层为混晶结构，Ni一11．3wt％P呈现完全的非晶结构。对热处理后Ni．P合金镀层的XRD分析表明，Ni．11．3wt％P镀层随温度升高逐步发生的晶化过程为：非晶态一Ni5P2亚稳相+Ni3P+Ni固溶体一Ni3P+Ni，其间有亚稳中间相Ni5P2出现；而Ni一4．3wt％P镀层随温度升高发生Ni3P相的沉淀析出和聚集长大。电沉积Ni．P．Zr02纳米复合镀层的工艺研究发现，适当增加镀液中Zr02粒子的浓度、加大搅拌强度，可提高镀层中的粒子含量；增大阴极电流密度，镀层表面粒子含量随之

3、增加，而镀层内部的粒子含量却随之减少；镀层中粒子含量随pH值增大而增加，pH值>1．3时反之；XRD分析结果表明，Zr02纳米粒子的存在，不影响Ni．P基质合金的非晶态结构及其在适当热处理温度下的晶化过程，但晶化温度有所提高。通过对比研究发现，镀态下高磷非晶态镀层的硬度低于低磷晶态镀层，但在非晶态合金中引入Zr02纳米粒子后，能显著提高镀层硬度，有效抑制镀层的犁削效应和粘着磨损，进而增强镀层的耐磨性，且在适当范围内，随着镀层中粒子含量的增加，复合镀层的硬度及耐磨性逐渐提高。经不同温度热处理后，发现随着热处理温度的升高，Ni．4．3wt％P合金镀层、Ni

4、．11．3wt％P非晶态镀层及Ni．P—Zr02纳米复合镀层的硬度明显提高，耐磨性随之增强。但Ni．11．3wt％P及Ni．P．Zr02复合镀层获得最佳耐磨性时，与其最高硬度值不对应。关键词：电沉积；Ni．P合金；Ni—P．Zr02纳米复合镀层华南理j：大学硕士学位论文AbstractInthispaper，thetechniquesofelectrodepOsitingNi．PalloycoatingandNi．P—Zr02nano—compositecoatingfromphosphorousacidsystemareinvestigated．Ef

5、fectsoftechnicalconditionsandheattreatmenttemperatureonthesurfacemorphology,structureandpropertiesofelectrodepositarediscussed．WearresistancepropertiesofNi—PalloycoatingsandNi—P—Zr02nano—compositecoatingsarecompared．andonthebasisofthatthewearresistancemechanismisanalyzed．Thestud

6、yonthetechniqueofelectrodepositingNi·PalloyprovesthatthePcontentincoatingriseswiththeincreaseofH3P03concentrationinsolutionwithin30∥Landthedecreaseofcathodecurrentdensity．Thedepositingrateaccelerateswiththeelectrodepositingtemperatureorcurrentdensityincreasing．XRDanalysisshowsth

7、at，withthePcontentincoatingincreasing，thestructureofNi·Palloytransformsfrommicrocrystaltoamorphousstate．Ni-4．3wt％P,Ni一8．7wt％PandNi一11．3wt％Palloycoatingsobtainedinthispaperindicatecompletemicrocrystal，mix-crystalandcompletelyamorphousrespectively．TheXRDanalysisprovesthat，withtheh

8、eattreatmenttemperaturerising，thestructureofhea