TiO-,2--Zn納米復(fù)合涂層的制備、微結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、通過納米TiO2與納米晶Ni、Cu、Ag、Zn等金屬?gòu)?fù)合電沉積制備的納米復(fù)合材料，不僅有望在太陽能電池、空氣凈化、殺菌等方面獲得應(yīng)用，而且也有望在抗腐蝕工程、摩擦工程領(lǐng)域獲得應(yīng)用，是目前復(fù)合材料研究熱點(diǎn)之一。 本工作通過溶膠凝膠方法(Sol-gel)，成功制備了銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO2納米微粒，XRD和TEM分析結(jié)果顯示，其平均晶粒尺寸約為20nm. 采用脈沖電沉積方法，制備了納米晶鋅涂層。通過光學(xué)顯微鏡觀察了納米晶鋅涂層的

2、表面形貌，通過SEM觀察了鋅涂層的微結(jié)構(gòu)，并分別研究了電流密度、鍍液溫度和電沉積時(shí)間對(duì)納米晶鋅涂層平均晶粒尺寸的影響，研究了顯微硬度與晶粒尺寸，顯微硬度與磨擦因數(shù)的依賴關(guān)系。結(jié)果表明：鋅的晶粒尺寸隨電流密度增大而減小，隨鍍液溫度升高而增大，隨電沉積時(shí)間延長(zhǎng)而減小。不同工藝條件下獲得的沉積層中Zn的平均晶粒尺寸在16-45nm之間。隨晶粒尺寸減小，納米晶鋅的顯微硬度(0.58-1.87GPa)增加到約為普通多晶鋅顯微硬度(0.29GPa)

3、的2-7倍，服從正常Hall-Petch關(guān)系。隨晶粒尺寸減小，涂層摩擦因數(shù)降低，耐磨性增強(qiáng)，具有明顯的摩擦學(xué)尺寸效應(yīng)。 采用脈沖電沉積法制備了，TiO2/Zn納米復(fù)合涂層，通過SEM分析了TiO2/Zn納米復(fù)合涂層的表面形貌和微結(jié)構(gòu)，通過EDS分析了TiO2/Zn復(fù)合涂層的化學(xué)成分，并考察了脈沖電流密度對(duì)復(fù)合涂層中TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，研究了復(fù)合涂層的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明：當(dāng)電流密度從1.5A/cm2增加到2.5A/

4、cm2時(shí)，復(fù)合涂層中的TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2.2％增加到2.8％，電流密度為2.5A/cm2時(shí)，納米復(fù)合涂層中TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大2.8％，然后隨著電流密度由2.5A/cm2增大到3.5A/era2，復(fù)合涂層中的TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2.8％減小到1.8％。當(dāng)復(fù)合涂層中的TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.8％～2.8％范圍內(nèi)時(shí)，納米復(fù)合涂層的顯微硬度隨著。TiO2納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大，由TiO2納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.8％時(shí)的0.9GPa增加到