Cu-Al-,2-O-,3-納米復(fù)合鍍層制備技術(shù)研究.pdf

1、納米復(fù)合電沉積是最近興起的一種新型材料表面改性技術(shù)，它用納米顆粒代替了普通復(fù)合鍍中所使用的微米顆粒，是復(fù)合鍍的發(fā)展趨勢(shì)。本文采用電復(fù)合電沉積的方法在45＃鋼表面鍍覆一層Cu-Al2O3納米復(fù)合鍍層，重點(diǎn)對(duì)鍍層的沉積過(guò)程和基本性能以及鍍層的沉積機(jī)理和納米Al2O3顆粒強(qiáng)化鍍層機(jī)理進(jìn)行了研究討論。 本文在酸性硫酸銅電鍍液中加入一定量的Al2O3納米顆粒，制備了Cu-Al2O3納米復(fù)合電鍍層。采用正交試驗(yàn)法初選出對(duì)影響復(fù)合量的工藝參數(shù)

2、，例如鍍液中納米顆粒的添加量、陰極電流密度、攪拌速度、鍍液溫度等，然后利用Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行仿真、預(yù)測(cè)；優(yōu)選出最佳參數(shù)組合；重點(diǎn)研究了工藝參數(shù)對(duì)電鍍層中Al2O3納米顆粒復(fù)合量和鍍層微觀組織形貌及結(jié)構(gòu)的影響，測(cè)試了復(fù)合鍍層的顯微硬度及耐腐蝕性能，并分析了其腐蝕機(jī)理。 研究結(jié)果表明：復(fù)合納米鍍層中Al2O3納米顆粒復(fù)合量可達(dá)14.43at％，所對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)分別為：鍍液中Al2O3添加量3

3、0g/l，陰極電流密度3A/dm2，鍍液溫度30℃，攪拌速度600rpm，鍍液pH值4.0。陰極電流密度的影響最大，Al2O3顆粒添加量對(duì)復(fù)合鍍層中Al2O3復(fù)合量次之。應(yīng)用掃描電子顯微鏡(SEM)分析可知，隨著復(fù)合電鍍層中Al2O3顆粒復(fù)合量的增加，電鍍層表面更平整、組織更致密；陰極電流密度越大，復(fù)合鍍層中Al2O3顆粒復(fù)合量越少，結(jié)晶越粗大。根據(jù)X射線(xiàn)衍射(XRD)分析結(jié)果可知，納米顆粒與銅共沉積使銅鍍層擇優(yōu)取向發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致

4、了復(fù)合鍍層性能之間的差異。 對(duì)于鍍層的性能，主要研究了鍍層的顯微硬度和耐腐蝕兩個(gè)基本性能，并討論了它們與上述四個(gè)工藝參數(shù)之間的關(guān)系顯微硬度測(cè)試及摩擦磨損。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：復(fù)合鍍層的顯微硬度最高可達(dá)2.2GPa，較純銅鍍層提高了83％。納米復(fù)合鍍層表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能，并且隨著時(shí)間的增加鍍層樣品的腐蝕速率變化很緩慢。腐蝕初期50小時(shí)內(nèi)的腐蝕數(shù)據(jù)表明，45＃鋼的的腐蝕速度最快，達(dá)到2.8×10-5kg/m2h,純銅鍍層的腐蝕速度次之