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通过电沉积的方法将固体微粒夹杂在基质金属沉积层中,得到的复合沉积层往往具有许多单金属和合金所不具备的性能,研究其制备工艺及性能具有重要的工程应用价值。
本文研究主题为“在镍基合金上获得结合强度高的自润滑镀层的技术”,概括地说开发了一种在镍基合金表面制备Cu-Sn-PTFE自润滑复合镀层的新工艺,所获得的复合镀层具有表面光滑、平整、致密、镀层与基体金属间结合强度高、摩擦系数低的特点,抗粘着磨损能力大为提高。主要取得了如下的研究成果:
1)为了提高镍基合金(G3)的抗粘着磨损能力,提出了用电沉积方法在其表面制备铜锡基自润滑复合镀层,并对复合镀层的耐磨性进行了评价。在镀液中加入PTFE微粒能提高镀层的耐磨性能,但有一个最佳的加入量,PTFE微粒的加入量为30ml/L.左右时耐磨性能最好。这是由于PTFE摩擦系数小,且能在滑动摩擦面之间形成一层薄膜,提高了耐磨性,但过多的PTFE微粒嵌入镀层中,会使镀层变得疏松,耐磨性下降。
2)为了提高自润滑复合镀层与基体金属间的结合强度,在试验研究及分析基础上,提出了预处理方法及实施工艺。确定并优化了工艺参数,其镀液的组成为NiCl: 270~350g/L,HCl:120~140ml/L;其工艺参数为:室温电镀,阳极活化时间和电流密度分别为2~3min和1.5~2A/dm2,预镀镍时间和电流密度分别为6~7min和2~3A/dm2。
3)在镍基合金(G3)表面电镀铜锡合金工艺试验研究基础上,详细研究了电沉积过程中不同工艺条件对镀层中PTFE微粒含量、阴极极化曲线、硬度和磨损性能的影响,优化了电镀工艺参数,并探讨了复合电沉积机理和磨损机理。根据研究结果确定了Cu-Sn-PTFE复合镀层的工艺规范为,电镀温度:50℃;PTFE:30ml/L;阳离子表面活性剂CIMAJB:0.3g/L;搅拌速度:450rpm;阴极电流密度:2A/dm2。