Cu-Al-,2-O-,3-納米復合鍍層制備技術(shù)研究.pdf

1、納米復合電沉積是最近興起的一種新型材料表面改性技術(shù)，它用納米顆粒代替了普通復合鍍中所使用的微米顆粒，是復合鍍的發(fā)展趨勢。本文采用電復合電沉積的方法在45＃鋼表面鍍覆一層Cu-Al2O3納米復合鍍層，重點對鍍層的沉積過程和基本性能以及鍍層的沉積機理和納米Al2O3顆粒強化鍍層機理進行了研究討論。 本文在酸性硫酸銅電鍍液中加入一定量的Al2O3納米顆粒，制備了Cu-Al2O3納米復合電鍍層。采用正交試驗法初選出對影響復合量的工藝參數(shù)

2、，例如鍍液中納米顆粒的添加量、陰極電流密度、攪拌速度、鍍液溫度等，然后利用Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對工藝參數(shù)進行仿真、預測；優(yōu)選出最佳參數(shù)組合；重點研究了工藝參數(shù)對電鍍層中Al2O3納米顆粒復合量和鍍層微觀組織形貌及結(jié)構(gòu)的影響，測試了復合鍍層的顯微硬度及耐腐蝕性能，并分析了其腐蝕機理。 研究結(jié)果表明：復合納米鍍層中Al2O3納米顆粒復合量可達14.43at％，所對應(yīng)的工藝參數(shù)分別為：鍍液中Al2O3添加量3

3、0g/l，陰極電流密度3A/dm2，鍍液溫度30℃，攪拌速度600rpm，鍍液pH值4.0。陰極電流密度的影響最大，Al2O3顆粒添加量對復合鍍層中Al2O3復合量次之。應(yīng)用掃描電子顯微鏡(SEM)分析可知，隨著復合電鍍層中Al2O3顆粒復合量的增加，電鍍層表面更平整、組織更致密；陰極電流密度越大，復合鍍層中Al2O3顆粒復合量越少，結(jié)晶越粗大。根據(jù)X射線衍射(XRD)分析結(jié)果可知，納米顆粒與銅共沉積使銅鍍層擇優(yōu)取向發(fā)生了變化，從而導致

4、了復合鍍層性能之間的差異。 對于鍍層的性能，主要研究了鍍層的顯微硬度和耐腐蝕兩個基本性能，并討論了它們與上述四個工藝參數(shù)之間的關(guān)系顯微硬度測試及摩擦磨損。實驗結(jié)果表明：復合鍍層的顯微硬度最高可達2.2GPa，較純銅鍍層提高了83％。納米復合鍍層表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能，并且隨著時間的增加鍍層樣品的腐蝕速率變化很緩慢。腐蝕初期50小時內(nèi)的腐蝕數(shù)據(jù)表明，45＃鋼的的腐蝕速度最快，達到2.8×10-5kg/m2h,純銅鍍層的腐蝕速度次之