论文部分内容阅读
采用电沉积技术制备的纳米复合镀层具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和抗高温氧化性。将脉冲电流应用于纳米复合电沉积过程中能够降低阴极表面的浓差极化，促进纳米颗粒与基质金属共沉积。在超声波辅助下进行电沉积可以有效抑制纳米颗粒团聚，提高镀层致密性。目前，大多数纳米复合镀层只含有一种纳米颗粒，对于二元纳米复合镀层制备的研究还比较少。将两种纳米颗粒添加到镀液中，在超声波的辅助下采用脉冲电流进行电沉积有望制备出性能更加优良的纳米复合镀层。本论文将氧化锆（ZrO2）和氧化铈(CeO2)两种纳米颗粒添加到镀液中，进行了超声场中脉冲电沉积二元纳米复合镀层的试验研究。主要研究了工艺参数对纳米复合镀层中颗粒含量的影响，分析了复合镀层的表面形貌和微观结构，测试了复合镀层的性能，探讨了纳米颗粒、脉冲电流和超声波对复合镀层组织结构和性能的作用机理。本论文完成的主要内容和结论如下：研究了纳米颗粒添加量、脉冲电流和超声波等工艺参数对复合镀层中ZrO2和CeO2含量的影响，确定了一组超声脉冲电沉积Ni-ZrO2-CeO2纳米复合镀层适宜的工艺参数：ZrO2添加量20g/L，CeO2添加量40g/L，正向脉冲平均电流密度4A/dm2，反向脉冲平均电流密度0.2A/dm2，正向脉冲占空比0.4，反向脉冲占空比0.1，正向脉冲频率1000Hz，反向脉冲频率200Hz，超声波频率28kHz，超声波功率120W，镀液温度45℃，搅拌速度1000rpm。分析了工艺参数和电沉积方式对复合镀层表面形貌和结晶取向的影响，探究了纳米颗粒、脉冲电流和超声波等工艺参数对复合镀层晶粒细化和结晶取向的影响规律。测试了不同电沉积方式下制备镀层的显微硬度、耐酸腐蚀性、耐磨减摩性和抗高温氧化性能，探讨了纳米颗粒、脉冲电流和超声波等因素改善镀层性能的作用规律。探讨了纳米颗粒（ZrO2和CeO2）、脉冲电流和超声波在二元纳米复合镀层Ni-ZrO2-CeO2制备过程中的作用机理。添加适量配比的两种纳米颗粒可以促进彼此的共沉积；脉冲电流能够降低阴极表面的浓差极化，提高镀层中纳米颗粒含量。超声场中进行电沉积能够促进纳米颗粒分散，提高镀层致密度，改善镀层性能。本论文通过研究，获得了性能良好的Ni-ZrO2-CeO2纳米复合镀层的制备工艺，对开发性能优异的纳米复合镀层有一定的参考价值。