脈沖電沉積ni-sic復(fù)合鍍層及其性能的研究

1、1脈沖電沉積脈沖電沉積NiSiC復(fù)合鍍層及其性能的研究復(fù)合鍍層及其性能的研究摘要摘要：本文將脈沖電流應(yīng)用于復(fù)合電沉積過程中，與納米粉材料有機(jī)結(jié)合，制備了含有SiC微粒的鎳基復(fù)合鍍層，研究了鍍液SiC含量、脈沖峰值電流密度、脈沖占空比等因素對不銹鋼(45#)表面NiSiC復(fù)合鍍層的影響規(guī)律。利用掃描電子顯微鏡(SEM)分析了復(fù)合鍍層的表面形貌，同時(shí)對鍍層的顯微硬度、表面粗糙度及耐磨性進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明：(1)脈沖電流使所得鍍層晶粒細(xì)

2、化；(2)與純鎳鍍層相比，由于SiC固體微粒的加入，復(fù)合鍍層的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化；(3)峰值電流密度增大，復(fù)合鍍層的硬度上升，表面粗糙度下降；(4)在平均電流密度不變的情況下，占空比的大小直接反映了峰值電流密度的大小，占空比增大，復(fù)合鍍層的硬度下降，磨損率上升。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：脈沖、復(fù)合電沉積、NiSiC、復(fù)合鍍層AstudyofPulseElectrodepositedNiSiCCompositeCoatingit’sPrope

3、rtiesStudent:ChenLiTut:YangWu(CollegeofChemistryChemicalEngineeringNthwestNmalUniversityLanzhou730070GansuChina)Abstract:AcompositecoatingofNimatrixcontainingnanoSiCpowderispreparedbypulsecurrentelectrodeposition.Theinfl

4、uenceoftechnologicalconditionsuchasSiCcontentinbathpeakcurrentdensitypulsecurrentonoffratioonthepropertyofNiSiCcompositecoatingonthe45#steelsubstrateswereinvestigatedindetail.Themphologyofthecompositecoatingwereanalyzedb

5、yusingSEM.ThemicrohardnesssurfaceroughnesswearbehaviofNiSiCcompositecoatingwereinvestigated.Theresultshow:(1)ThepulsecurrentmakethecrystalsizeofNimatrixsmaller(2)ComparewithpureNicoatingthecrystallizationoftheNimatrixcha

6、ngeduetotheSiCparticlesincpation(3)Themicrohardnessofcompositecoatingincreasethesurfaceroughnessdecreasewiththeincreaseofpulsepeakcurrentdensity(4)Undertheconditionofsameaveragecurrentdensitythemicrohardnessofcompositeco

7、atingdecreasetherateofwearincreasewiththeincreaseofonoffratioKeywds:PulseCompositeelectrodepositionNiSiCCompositecoating3屬，即基質(zhì)金屬，基質(zhì)金屬是均勻的連續(xù)相。另一類是不溶性固體微粒，它們通常是不連續(xù)地分散于基質(zhì)金屬之中，形成不連續(xù)相。從這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)看，復(fù)合鍍層是一種金屬基復(fù)合材料，這種結(jié)構(gòu)是復(fù)合鍍層具有優(yōu)良性能的基

8、礎(chǔ)。普通鍍層通常由單金屬或合金組成，為均勻的連續(xù)相。(3)鍍層性能復(fù)合鍍層內(nèi)基質(zhì)金屬和不溶性顆粒之間，在形式上是機(jī)械混雜，但復(fù)合鍍層可以獲得基質(zhì)金屬和固體微粒兩組元的綜合性能。因此，與普通鍍層相比，復(fù)合鍍層可能具有普通鍍層不可能擁有的功能。高性能、多功能化是復(fù)合鍍層性能上的一個(gè)重要特點(diǎn)。(4)生長機(jī)制普通鍍層的生長過程主要是金屬在陰極表面的電沉積和結(jié)晶生長，而復(fù)合鍍層除次以外還具有固體微粒進(jìn)入基質(zhì)金屬的共沉積過程，這一過程將影響復(fù)合鍍層

9、的結(jié)構(gòu)和性能。1.3復(fù)合鍍層的形成機(jī)理復(fù)合鍍層的形成機(jī)理對于復(fù)合鍍層的形成機(jī)理，許多學(xué)者做了大量的研究工作，提出了吸附機(jī)理、力學(xué)機(jī)理和電化學(xué)機(jī)理等[3]，建立了不同的模型來描述復(fù)合電沉積的過程，為建立金屬與微粒共沉積理論奠定了基礎(chǔ)，其中具有代表性的是Guglielmi模型[4]和運(yùn)動(dòng)軌跡模型［5，6］。Guglielmi模型意大利N.Guglielmi最早將吸附與電泳對微粒共沉積的影響結(jié)合在一起，從物理吸附和靜電吸附的角度，提出了連續(xù)兩

10、步吸附理論，他認(rèn)為分散微粒的吸附先是物理性質(zhì)的弱吸附，而后轉(zhuǎn)化為化學(xué)性質(zhì)的強(qiáng)吸附，最后嵌入基質(zhì)鍍層中，后一階段的吸附與電位密切相關(guān)。Guglielmi認(rèn)為強(qiáng)吸附速率是微粒與金屬共沉積過程的關(guān)鍵因素。該模型主要研究了電場因素，不足之處是沒有考慮攪拌因素或者說流體動(dòng)力因素對弱吸附速度的影響。運(yùn)動(dòng)軌跡模型該模型的基點(diǎn)是研究電極附近流體流動(dòng)狀況以及微粒在電極上所受各種力的作用，其不足之處是對界面電場作用的討論不夠充分。綜合上述的機(jī)理和模型，微粒