超聲電沉積Ni-CeO-,2-納米復(fù)合鍍層的工藝及其耐磨損性能研究.pdf

1、納米復(fù)合鍍層是采用電沉積或化學(xué)沉積的方法，將不溶性固體納米顆粒（1~100nm）加入鍍液中，使其與金屬共沉積而形成的特殊鍍層。稀土納米顆粒集稀土和納米顆粒特性于一體，用于電沉積可使納米復(fù)合鍍層具有許多特殊性能。但是，由于稀土納米顆粒在電沉積過程中易發(fā)生團(tuán)聚，影響著納米復(fù)合鍍層性能的發(fā)揮。如何促進(jìn)稀土納米顆粒在鍍層中均勻分散是目前電沉積技術(shù)需重點(diǎn)解決的一個(gè)難題。超聲波分散是降低納米顆粒團(tuán)聚的一種有效方法，不僅可促進(jìn)納米顆粒均勻分散，細(xì)化基

2、質(zhì)金屬晶粒，而且可強(qiáng)化電沉積過程，提高電沉積速度和電流效率。 本文將超聲波和電沉積技術(shù)相結(jié)合，采用超聲電沉積技術(shù)成功制備了Ni-CeO2納米復(fù)合鍍層。研究了超聲電沉積Ni-CeO2納米復(fù)合鍍層的工藝參數(shù)對(duì)鍍層中CeO2納米顆粒含量的影響，通過對(duì)鍍層表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、顯微硬度和耐磨損性能的觀察和測(cè)試，分析了超聲波和CeO2納米顆粒改善鍍層結(jié)構(gòu)及性能的作用機(jī)理，取得了如下研究成果： （1）獲得了超聲電沉積Ni-CeO2納米

3、復(fù)合鍍層的最佳工藝。研究了納米顆粒添加量、超聲波功率、電流密度、鍍液溫度等工藝參數(shù)對(duì)鍍層中CeO2含量和鍍層表面形貌的影響。在最佳工藝參數(shù)下得到的鍍層與其它工藝條件下制備的鍍層相比，鍍層的表面更平整、組織更致密、晶粒更細(xì)小。 （2）探討了超聲波和CeO2納米顆粒對(duì)鍍層晶體擇優(yōu)取向和晶體結(jié)構(gòu)的影響。隨著鍍層中CeO2含量增加，鍍層晶體逐漸沿（1 1 1）和（3 1 1）晶面方向的生長(zhǎng)；當(dāng)超聲波功率增大時(shí)，鍍層晶體逐漸沿（2 2 0

4、）晶面方向生長(zhǎng)，并且超聲波作用可明顯細(xì)化鍍層晶粒。 （3）研究了超聲波和納米顆粒對(duì)鍍層顯微硬度和耐磨損性能的影響。超聲波和CeO2納米顆粒均能顯著提高鍍層的顯微硬度。鍍層的磨損率隨鍍層中CeO2含量的增加而逐漸降低，超聲波作用可進(jìn)一步降低鍍層的磨損率。超聲波對(duì)鍍層耐磨損性能的改善起主要作用，其次是CeO2納米顆粒。 （4）分析了超聲波和納米顆粒改善鍍層耐磨損性能的機(jī)理。納米CeO2在鍍層中產(chǎn)生的彌散強(qiáng)化效應(yīng)提高了鍍層的顯