钛合金表面化学镀ni-p和ni-p-mos2复合层及耐磨性的研究

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1、学校代码：10406 分类号：TG153.2 学号：090080501003 南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）钛合金表面化学镀NiP 和NiPMoS2 复合层及耐磨性研究硕士研究生：赵立才导师：林翠教授申请学位级别：硕士学科、专业：材料物理与化学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2012 年6 月授予学位单位：南昌航空大学Investigation of Electroless Plating NiP, NiPMoS2 composite coating and Their WearPerformanceon the surface ofTitanium AlloyADis

2、sertation Submitted forthe DegreeofMaster On materialscienceby ZhaoLicaiUnderthe SupervisionofProf.LinCuiSchoolofMaterialScienceand Enginneering NanchangHangkongUniversity,Nanchang,China June,2012南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要本文筛选了钛合金表面化学镀NiP 层和NiPMoS2复合镀层工艺配方，探寻了提高钛合金表面化学镀层结合力的方法，分析了镀液组分和工艺参数对镀层沉积速率、镀层中磷含量及

3、复合镀层中MoS2含量的影响，研究了NiP层和NiPMoS2复合镀层的形貌、成分、组织结构，探讨了MoS2粒子与NiP 共沉积机理。测试了化学镀NiP 层和NiPMoS2复合层的显微硬度和磨损特性，初步探讨了两种镀层的磨损机理。研究结果表明：镀液组分的合理配制及施镀工艺参数的合理选择有利于提高镀层的沉积速率和控制镀层中的磷含量，改变镀液中次磷酸钠的含量、pH值和络合剂的量，可获得磷含量最高为11.76wt%、最低为3.25 wt%的NiP层，最大沉积速率为22μm/h。化学镀NiP最佳工艺配方：NiSO4•6H2O 0.1mol/L，NaH2PO2•H2O 0.25mol/L，Na3

4、C6H5O7•2H2O 0.05mol/L，C3H6O30.2mol/L，C4H6O50.05mol/L，KIO30.5mg/L，CH4N2S 1.0mg/L，pH值5.0，温度90℃，施镀时间60~90min。改进后的二次浸锌活化工艺操作简单、活化效果好，并提高了镀层与基体的结合强度，可使镀层的结合强度达到20N 以上，经600℃处理后，镀层的结合强度可达35N。化学镀NiP层的耐磨性能优于TC4钛合金，镀态镀层硬度为665HV，磨损量为2.27mg，最小摩擦系数0.35，而钛合金基材的硬度、磨损量和摩擦系数分别为378HV、9.6mg 和0.9，NiP 镀层耐磨性能随着镀层中磷含

5、量的降低逐渐增加，磷含量为3.25wt%的NiP镀层耐磨性能最好。热处理有助于提高NiP镀层的硬度和耐磨性能，高、中及低磷镀层耐磨性能最佳的热处理温度分别为600℃、500℃和500℃，时效时间为1h；NiP镀层的耐磨性能随着摩擦磨损载荷的增加而逐渐降低。NiP 镀层磨损的机制主要表现为磨料磨损、粘着磨损及氧化磨损，重载高磷镀层还会表现出疲劳磨损机制。在化学镀NiP工艺配方的基础上，加入阳离子表面活性剂(A1)0.25g/L和非离子表面活性剂(C1)3ml/L互配使用可获得自润滑性能优异的复合镀层，MoS2粒子与NiP 共沉积的作用机理表现为力学机理和电化学机理，其中以力学作用机理为

6、主。复合镀层中MoS2含量主要由温度、pH值、搅拌速率及镀液中MoS2浓度控制，可获得MoS2含量最大为10.46 wt%复合镀层。NiPMoS2复合镀层拥有较低的摩擦系数，自润滑性能好，复合镀层摩擦系数随着镀层中MoS2含量的增加逐渐降低，耐磨性能逐渐增强，MoS2含量为10.46 wt%的复合镀层摩擦系数最低为0.05，耐磨性能最好，磨损量最小为0.06mg。经400℃时效1h处理后的摩擦系数进一步减I南昌航空大学硕士学位论文摘要小,镀层硬度和耐磨性能最佳；NiPMoS2复合镀层的摩擦系数随着摩擦磨损载荷的增加逐渐增大，耐磨性能下降。NiPMoS2复合镀层的磨损机制主要表现为磨料

7、磨损，高载荷时出现粘着磨损机制。关键词：NiP镀层；NiPMoS2复合镀层；工艺；结合强度；摩擦磨损；II南昌航空大学硕士学位论文AbstractAbstractInthispaper,the technologyformula ofelectrolessplating NiPcoating and NiPMoS2composite coating ontitaniumalloysurfacewere obtained,the methodsofimpro