化學(xué)沉積鎳基合金-納米TiO2復(fù)合鍍層結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、納米二氧化鈦是一種光催化活性很高的半導(dǎo)體材料，具有很好的實用價值。人們采用各種方法，以提高光催化效果。納米TiO2懸浮體系存在納米TiO2難以分離與回收的問題，限制了其使用。采用化學(xué)沉積方法，用金屬鍍層包覆納米TiO2，可以實現(xiàn)對其固載?；瘜W(xué)鍍鎳磷二元合金鍍層具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能，在工程上獲得了廣泛的應(yīng)用?；瘜W(xué)鍍鎳磷二元合金體系中加入第三組分，可以使鍍層的性能得到很大的提高。在化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤氩蝗苄灶w粒，使之產(chǎn)生共沉積而形成同時具有

2、基質(zhì)金屬和固體微粒兩類物質(zhì)綜合性能的復(fù)合鍍層。由于納米粒子具有特殊的物理和化學(xué)性能，將納米量級的不溶微粒取代微米顆粒形成納米復(fù)合鍍層從而使化學(xué)鍍層復(fù)合了納米材料的特異功能，如提高硬度、耐磨性和耐蝕性。本文嘗試采用電泳-化學(xué)沉積兩步工藝，提高了復(fù)合鍍層中納米顆粒含量。
　　采用溶膠-凝膠方法成功制備了鋅摻雜納米TiO2，光降解甲基橙溶液實驗表明，摻雜濃度為0.8%時，經(jīng)過500℃熱處理后的Zn-TiO2樣品的光催化活性最高。對摻Zn

3、量為0.8%的納米TiO2粉末進(jìn)行滲氮處理，實驗表明，Zn和N共摻雜的TiO2的光催化性能最好，說明Zn與N有協(xié)同提高TiO2光催化性能的作用。
　　鍍液組分和操作條件對化學(xué)沉積Ni-Zn-P合金的沉積速度和鍍層成分均有影響，隨著鍍液中硫酸鋅含量提高，沉積速度下降，鍍層中鋅含量提高，磷含量下降；隨著鍍液中次亞磷酸鈉含量提高，沉積速度提高，鍍層中磷含量提高；隨著鍍液pH值提高，沉積速度提高，磷含量減少，鋅含量提高；隨著鍍液溫度提高，

4、沉積速度提高。鍍態(tài)下化學(xué)沉積Ni-Zn-P合金由非晶態(tài)的相和鎳的固溶體存在。熱處理至400℃時出現(xiàn)Ni3P相而且已基本完全晶化，至600℃時出現(xiàn)Ni5Zn12相。在500℃時顯微硬度達(dá)到最大值HV1210。沖蝕實驗結(jié)果表明，在流動腐蝕介質(zhì)中化學(xué)沉積Ni-Zn-P合金層質(zhì)量損失隨介質(zhì)流動速度提高，沖擊角度的減小而增加。
　　所獲得化學(xué)沉積Ni-Sn-P沉積層為非晶態(tài)鎳錫磷合金。隨著鍍液中四氯化錫和次亞磷酸鈉含量的提高，沉積速度呈上升

5、趨勢，鍍層中Sn的含量呈增加趨勢，P的含量呈下降趨勢；pH值在3-6范圍內(nèi)，隨著鍍液pH值增加，沉積速度成上升趨勢；隨著鍍液溫度的提高，沉積速度升高，鍍層中磷含量呈下降趨勢。沖蝕實驗表明，隨著沖蝕時間的延長，流體速度的提高，沉積層質(zhì)量損失不斷增加。在沖擊角度為60°時，沉積層質(zhì)量損失存在最大值。
　　通過在化學(xué)沉積Ni-Zn-P合金溶液中加入納米TiO2粒子，可以獲得Ni-Zn-P-TiO2復(fù)合鍍層，最佳工藝條件下TiO2的包覆量

6、為10.76wt%。在相同狀態(tài)下，化學(xué)沉積Ni-Zn-P-TiO2納米復(fù)合鍍層的顯微硬度值均高于化學(xué)鍍Ni-Zn-P合金的硬度。經(jīng)400℃1小時熱處理，復(fù)合鍍層具有最大的硬度值。化學(xué)沉積Ni-Zn-P-TiO2納米復(fù)合鍍層經(jīng)300℃熱處理后質(zhì)量損失最低，有最好的耐蝕性能。沖蝕實驗結(jié)果表明，隨著介質(zhì)沖擊角度減小，介質(zhì)流速增加，鍍層質(zhì)量損失增加。在流動介質(zhì)中化學(xué)沉積Ni-Zn-P-TiO2納米復(fù)合鍍層的耐沖蝕性能優(yōu)于化學(xué)沉積Ni-Zn-P合

7、金鍍層。
　　采用電泳沉積工藝獲得納米二氧化鈦涂層，經(jīng)隨后進(jìn)行的化學(xué)鍍獲得Ni-P/納米TiO2復(fù)合鍍層。鍍態(tài)下Ni-P/納米TiO2復(fù)合鍍層是由結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)Ni-P合金及銳鈦礦型納米TiO2組成的。在相同狀態(tài)下，由于納米顆粒的增強(qiáng)效應(yīng)，復(fù)合鍍層的顯微硬度均高于鎳磷合金鍍層。由于納米二氧化鈦顆粒均勻的分布在鎳磷化學(xué)鍍層中，使Ni-P/納米TiO2復(fù)合鍍層抗腐蝕性能大大加強(qiáng)。用甲基橙溶液進(jìn)行的光催化反應(yīng)表明，Ni-P/納米TiO2