Ni-P-納米SiC化學(xué)復(fù)合鍍分散工藝的試驗研究.pdf

1、化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)以其成本低、工藝簡單、鍍層厚度均勻以及可大面積鍍覆等優(yōu)點已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。由于加入的固體顆粒多為微米級，其性能不能滿足科技飛速發(fā)展的要求，應(yīng)用范圍受到了一定限制。近年來，隨著納米材料與科技的發(fā)展，國內(nèi)外掀起了納米化學(xué)復(fù)合鍍工藝研究的熱潮。納米復(fù)合鍍層各項性能優(yōu)于微米復(fù)合鍍層，但納米材料因其比表面積大，表面原子數(shù)增多，原子配位不足，以及較高的表面能，使得這些表面原子具有很高的活性，極不穩(wěn)定，很容易團(tuán)聚在一起形成帶有若

2、干連接界面的尺寸較大的團(tuán)聚體。因此，為了使納米顆粒均勻地懸浮在鍍液中從而獲得納米顆粒均勻分布的復(fù)合鍍層，納米顆粒的分散問題就顯得格外重要。本文系統(tǒng)研究了納米顆粒的超聲波分散和表面活性劑分散方法;對表面活性劑的復(fù)配分散效果進(jìn)行了系統(tǒng)研究，利用掃描電鏡研究了不同分散方法對鍍層組織結(jié)構(gòu)的影響。 1)研究了超聲波分散工藝對鍍層的鍍態(tài)硬度及熱處理硬度的影響。結(jié)果表明，在相同的工藝條件下，施鍍前鍍液采用超聲波分散工藝處理的復(fù)合鍍層的硬度高于

3、未超聲波分散處理的復(fù)合鍍層硬度，且復(fù)合鍍層中納米粒子的分散較為均勻。 2)研究了非離子表面活性劑(聚乙二醇)、陽離子表面活性劑(十六烷基三甲基溴化銨)及陰離子表面活性劑(十二烷基硫酸鈉)單因素試驗對納米復(fù)合鍍層硬度和分散效果的影響。結(jié)果表明，三種表面活性劑中陰離子表面活性劑單因素作用優(yōu)于其它兩種，當(dāng)其添加量為60mg/L時可獲得鍍態(tài)和熱處理硬度分別為805HV和1593HV的鍍層。三種表面活性劑所得鍍層硬度均隨表面活性劑添加量的

4、增大出現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象。 3)采用兩因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計方法，研究了非離子表面活性劑分別與陽離子或陰離子表面活性劑復(fù)配對鍍層性能及分散效果的影響。結(jié)果表明，非離子和陽離子表面活性劑的交互作用較大，當(dāng)添加量為100mg/L的非離子表面活性劑與添加量為20mg/L的陽離子表面活性劑復(fù)配時，可以得到較高的復(fù)合鍍層鍍態(tài)硬度和熱處理硬度。但以非離子與陰離子表面活性劑復(fù)配效果最佳。 4)對比研究了納米復(fù)合鍍層與微米

5、復(fù)合鍍層及普通Ni-P合金鍍層的性能差異。納米復(fù)合鍍層的鍍態(tài)硬度比微米復(fù)合鍍層的鍍態(tài)硬度增加約200HV，比Ni-P合金的鍍層硬度增加近300HV；三種鍍層熱處理后，前者的硬度比后兩者硬度的增幅分別是500HV和700HV，可見納米復(fù)合鍍層熱處理后硬度更高。通過對三種鍍層磨損試驗表明，納米復(fù)合鍍層耐磨性優(yōu)于微米復(fù)合鍍層和Ni-P合金鍍層。 5)利用掃描電鏡對三種鍍層的磨痕形貌進(jìn)行觀察。結(jié)果表明：納米復(fù)合鍍層磨痕小于后兩種鍍層磨痕