钛酸钾晶须增强镍磷基化学复合镀层的制备与性能研究

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1、中文摘要．采用化学复合镀技术，将钛酸钾晶须(PTWs)这一新型的无机纤维引入镍磷(Ni．P)化学镀层之中。通过实验和理论分析，获得了沉积Ni．P．P'FV矿s化学复合镀层的最优工艺条件，并提出该复合镀层的共沉积机制。在此基础上，系统研究了该复合镀层的化学性能、摩擦学性能和力学性能。正交实验优化得到的Ni．P．P1'Ws化学复合镀层镀覆工艺为：施镀温度86。C、PTV矿s质量浓度109·L-1、搅拌速度160r·min一、pH值4．9。该工艺下获得的Ni．P．P1Ws化学复合镀层为嵌埋式结构。在实用的酸性化学镀镍工艺条件下，PTWs的Zeta电位为负值，因此在N

2、i．P．PTws化学复合镀中P'I'Vys主要依靠机械力实现吸附和共沉积。PTWs和镀件相互作用时，其吸附分为弱吸附和强吸附两个阶段，只有当隅的吸附强度大于临界吸附强度时，P'r3Ns才能嵌入到镀层中。本文提出的共析量数学模型在该复合镀体系中得到实验证实。腐蚀性能检验结果表明，Ni．P．P1州s化学复合镀层的耐腐蚀性能相比于Ni．P镀层，未进一步改善，且随着复合镀层中删s含量的增加，复合镀层的耐蚀性下降。高温氧化性能测试表明，Ni．P．1：rTWs复合镀层的增重曲线符合幂函数关系，由于PTⅥ／s降低了氧化膜的致密性，使原有基质金属镀层的高温抗氧化性能下降。Ni

3、．P．PTWs化学复合镀层的稳定结构为Ni+Ni3P+PTWs的混合结构。由于PTW$的软化效应占主导地位，导致复合镀层硬度较低。在热处理过程中，复合镀层的硬度随温度呈现单峰变化规律。由于P'rvys具有一定的自润滑性能，复合镀层的摩擦因数小，而且稳定，具有良好的减摩抗磨性能。Ni．P．PTWs化学复合镀层的残余应力随镀液pH值的升高而逐渐由压应力转化为拉应力，热处理温度的升高使镀层的拉应力增大。随着镀层厚度的增加，残余应力不断减小。拉伸试验结果表明Irrvys的共沉积有利于提高Ni．P．PTws化学复合镀层的韧性，但复合镀层的断裂仍呈现脆性断裂的特征。随着P

4、TWs含量的增加，Ni．P．PTVVs复合镀试样的抗拉强度和弹性模量降低，而最大延伸率、断面收缩率和拉伸断口侧面的裂纹密度增加。纳米压痕试验结果表明随着镀层中PTWs含量的增加，复合镀层的硬度和弹性模量下降；同时，复合镀层的硬度和弹性模量随压头压入深度的增大呈渐增的趋势。关键词：化学复合镀，钛酸钾晶须，镍磷合金，表面处理AbstractNickel-phosphorus(Ni-P)compositecoatingcontainingpotassiumtitanatewhiskers(PTWs)werepreparedviaelectrolessplatingp

5、rocess．PTwsservedasthestrengtheningphasearehigh—performanceinorganicfibrematerials．Inthisdissertation，theoptimaloperationparametersofelectrolessNi·P-PTWscompositecoatingpreparationwereobtainedaccordingtoexperimentsandtheoreticanalyse．Moreover,anewcodepositionmechanismwaspresentedbas

6、edontheclassicaladsorbablemodel．Otherwise，thechemicalproperties，tribologicalpropertiesandmechanicalpropertiesofthecompositecoatingwerecomprehensivelystudied．TheorthogonalmethodwasusedtooptimizethecodepositiontechnologyofNi—P-PTWscompositecoating．TheoptimumpreparationprocessWasasfoll

7、ows：platingtemperatureat86℃，themassfractionofPTVyswas10g·L．1，agitationvelocityWas160r．min～andpHvaluewas4．9．Theobtainedcompositecoatingswereofinlaidmicrostructureinvestigatedbyscanningelectronmicroscope．Generally,theZetavoltageofPTWsinacidicnickelplatingsolutionisnegative．Thus，the刑sp

8、articlesareadsorbed