文档介绍：Ni-Al2O3 复合镀层的腐蚀摩擦学性能研究
(理学院材料科学与工程系材料科学与工程专业林木森)
(学号:1999143203)
内容提要:利用电沉积技术,在 A3 钢片上制备了含有纳米 Al2O3 粒子的镍基复合镀层。
研究了复合镀层的硬度、耐磨性、抗腐蚀性与电流密度的关系以及镀层的结构。结果表明:
复合镀层的显微硬度比镍镀层提高一倍,且复合镀层显微硬度随电流密度的增大而先增大后
减小,最大可以达到 810HV;复合镀层耐磨性比镍镀层提高 20~50%;抗腐蚀性提高 68~
99%。X 衍射结果显示,Ni-Al2O3 复合镀层为面心立方晶体结构,晶格常数为 Å,小
于纯镍镀层,晶粒尺寸为 ,大于纯镍镀层。
关键词:电镀;复合镀层;Ni-Al2O3;磨损;腐蚀。
教师点评:林木森同学的论文立意新颖,实用性强。在做论文期间,积极认真,完成了
大量的工作。论文内容充实,条理明确。答辩应答如流,得到评审教师的一致好评。(点评
教师:汤皎宁教授、杨钦鹏助教)
第一章绪论
§ 复合镀层
根据国际标准化组织(anization for Standardization, ISO)为复合材料下
的定义,复合材料是由两种以上物理和化学不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合
材料的组分材料虽然保持其相对独立性,但复合材料的性能却不是组分材料性能的简单加
和,而是有着重要的改进。在复合材料中,通常有一相为连续相,称为基体;另一相为分散
相,称为增强材料。复合材料的分类方法很多,其中,按基体材料可分为:聚合物基复合材
料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料。其中金属基复合材料的性能取决于所选用金
属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。通过优化组合可以获得既具有金属特性,又
具有高比强度、高比模量、耐热、耐磨等的综合性能。因此,金属基复合材料在航天、航空、
电子、汽车、先进武器系统中均具有广泛的应用前景。[1]复合镀层是一种典型的复合材料,
属于金属基复合材料。各种机械设备与仪器仪表,在使用过程中因受到气,水及某些化学介
质的腐蚀,或因相互之间相互运动而产生磨损,使机件表面发生破坏或失效。据资料报道,
各种机件产品过早失效破坏中约有 70% 是由腐蚀和磨损造成的,这给国民经济造成的损失
是巨大的。随着现代化工业的迅速发展,对机械工业产品提出了更高的要求,对机件表面耐
磨,耐蚀等性能的要求日益苛刻。在某些情况下,若选用贵重金属或合金制造整体设备及零
件,有时可满足表面性能的要求,但从经济上看是行不通的,因为降低材料成本是制造业对
材料科学工作者提出的任务之一,同时在许多情况下也无法找到一种能够同时满足整体和表
面要求的材料。因此,研究和发展机械产品的表面保护和表面强化技术,对于提高零件的使
用寿命和可靠性,改善机械设备的性能,质量,增强产品的竞争能力,推动高技术和新技术
的发展,节约材料,节约能源等都具有重要的意义。[2]复合镀层的研究和应用,为材料的保
护和强化开辟了一个经济有效的新领域。将一种或数种不溶性的固体颗粒,均匀地夹杂在金
属镀层中所形成的特殊镀层就是复合镀层。复合镀层的基本成分有两类。一类是基质金属,
系均匀的连续相。另一类则为不溶性固体颗粒,它们通常是不连续地分散于基质金属中组成
一个不连续相。复合镀层的分类方法很多。目前倾向于按功能分类,如分为防护性复合镀层,
耐磨性复合镀层,减摩性复合镀层,装饰性复合镀层,切削性复合镀层及其他功能复合镀层。
生产上常按金属基体分类,常见复合镀层有镍基,铜基。复合镀层的制备可采用化学镀或电
镀的方法。化学镀是指在没有外电流通过的情况下,利用化学方法使溶液中的金属离子还原
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为金属并沉积在金属表面,形成镀层的一种表面加工方法。[3]复合化学镀就是指利用化学镀
技术来制备复合镀层的方法。获得复合镀层的另一个重要方法就是利用复合电镀技术。
§ 复合电镀
用复合电镀技术制备复合材料比熔渗法,热挤压法,粉末冶金法等热加工法具有显著的
优越性,其特点如下:(一)、操作温度低;用热加工方法制备复合材料,一般须在 500- 1000
℃或更高的温度下进行处理,基质金属与固体微粒之间难免发生相互扩散及化学反应等现
象,并且采用有机物夹杂不能实现;而采用复合电镀方法,因大多数是在水相中进行,温度
很少超过 90 ℃,一般在 50- 60℃左右进行即使是有机物也能稳定存在,基质金属与各类
夹杂物基本上不发生相互作用,仍能保持其各自特性。(二)、投资少,成本低;采用热加工
方法制备复合材料,不仅需要昂贵的生产设备,而且需要采用保护性气体等防护措