Ni-W-P-SiC系列复合镀层脉冲电沉积工艺及性能研究

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1、昆明理上大学颂上7j--位论文摘要摘要本文研究了利用脉冲电源电沉积多元多功能复合镀层的工艺，获得了具有更优异的耐蚀、硬度、抗高温氧化和耐磨等性能的Ni-W-P．SiC、RE-Ni。W-P—SiC、RE—Ni—W-P．SiC—MoS2和RE．Ni．W-P—PTFE等一系列的新型复合镀层、采用日本岛津EPMA一1600型电子探针、日本理学3015型x．射线衍射仪．光学显微镜、HX-l型显微硬度计、HDV-7晶体管恒电位仪、MM2000型磨损实验机和YWX-F型盐雾腐蚀试验箱等手段对各镀层的成分、性能和结构进行了测试。根据热力学数据，绘制了298K

2、下Ni-P-H20系电位-pH图，利用电位．pH图从热力学上分析电沉积Ni，W-P．SiC系列复合镀层的形成机理，并从脉冲电沉积的机理及其影响因素分析了脉冲复合电沉积的可行性。试验研究了脉冲频率和占空比对Ni—W-P．SiC等四种复合镀层沉积速率和镀层成分的影响。不同的脉冲频率和占空比值使镀层沉积速率和镀层成分有很大的差异；在Ni．W-P—SiC和RE-Ni．W-P．SiC复合镀层的脉冲电沉积工艺中，当f-=20--33Hz和r=04～08时，镀层的沉积速率较大；在RE-Ni—W-P-SiC-MoS2和RE．Ni．W-P—SiC．PTFE复合

3、电沉积工艺中，沉积速率在f=33Hz，r=0．8处最大；各种镀层中，Ni元素的含量最高，在RE-Ni．W-P·SiC-MoS2和RE_Ni．w—P-SiC-PTFE镀层中，MoS2和PTFE的含量很小，基本上都小于1％。试验研究了四种脉冲复合镀层在耐蚀性、硬度、抗高温氧化和耐磨性等方面的异同，以及脉冲电沉积镀层和直流电沉积镀层在性能上的差异。四种脉冲镀层在HCI、H2S04、H3P04、FeCl3中的耐蚀性优于不锈钢(1Crl8Ni9Ti)；脉冲镀层在腐蚀介质中的耐蚀性优于相应的直流镀层；除RE-Ni_w-P．SiC．P11FE脉冲复合镀层外

4、，其余镀层在40012热处理条件下的耐蚀性优于相应的镀态镀层：镀层在磷酸中的耐蚀性最好，在三氯化铁溶液中的耐蚀性最差；四种镀层的耐蚀性各有优劣，相对而言，Ni．W-P．SiC镀层具有较优异的耐蚀性。除RE-Ni—W-P—SiC-PTFE脉冲镀层外，其余三种脉冲复合镀层的硬度都比硬铬高；四种脉j中复合镀层在不同热处理温度下的硬度都比相应的直流镀层的硬度高；四种脉冲复合镀层中，RE．Ni—W-P．SiC镀层的硬度最高。四种脉冲复合镀层在镀态下的耐磨性都大大优于硬铬和相应的直流镀层；RE-Ni．W-P．SiC-MoS2和RE·Ni-W-P-SiC—

5、PTFE二脉冲镀层的耐磨性优于另外两种脉冲镀层。脉冲镀层的抗高温氧化性优于相应的直流镀层；Ni．W-P—SiC、RE-Ni．W-P．SiC二脉冲镀层具有更优异的抗高温氧化性。通过工昆明理工大学硕士学位论文摘要艺和性能研究，得出了各镀层性能较好时的脉冲参数。采用浸泡实验、绘制阳极极化曲线和中性盐雾试验三种方法研究脉冲频率和占空比对Ni—W-P-SiC复合镀层耐蚀性的影响表明：当脉冲参数在仁33～50Hz，r=0．4～0．8的范围内时，Ni．W-P．SiC复合镀层的耐蚀性较好。Ni—W-P—SiC脉冲复合镀层腐蚀后的表面形貌表明，镀层在HCl溶液

6、中的腐蚀属于点蚀，在H2s04、H3P04和FeCl，溶液中的腐蚀属于缝隙腐蚀。对RE-Ni-W-P．SiC脉冲复合镀层的硬度和抗高温氧化性研究表明：脉冲频率和占空比对镀层硬度和抗高温氧化性都有较大的影响。镀层获得较高硬度的脉冲条件为：f在50Hz左右，r在0,6～0．8之间：在f----33Hz，r=04或r=0．6处镀层的抗高温氧化性较好。热处理温度和时间对各种脉冲参数条件下得到的镀层硬度和氧化增重率都有一定的影响，热处理温度在400-600"C范围内镀层获得较高的硬度．热处理温度小于800℃时，镀层的氧化增重不明显，但在大于800℃时，

7、镀层增重迅速。研究脉冲参数对RE．Ni—W-P—SiC-MoS2脉冲复合镀层耐磨性的影响得出：脉冲频率和占空比的大小对镀层的耐磨性有较大的影响，当脉冲参数为f=-20—50Hz，r=07时，RE．Ni—W-P．SiC．MoS2脉冲复合镀层有较好的耐磨性。对四种脉冲复合镀层的形貌和相结构研究表明：脉冲镀层表面比直流镀层光滑平整得多；脉冲镀层中的微粒比直流镀层中的微粒更多；脉冲电沉积工艺中，脉冲参数不同会得到表面平整程度和粒度不同的镀层。镀层截面的均匀程度从大到小依次为：RE．Ni．W-P．SiC—MoS2≥RE-Ni-W—P·SiC—PTFE>

8、RE-Ni·W-P-SiC>Ni．W-P．SiC。Ni．W-P．SiC、RE-Ni．w-P．SiC脉冲镀层在镀态时是非晶态结构，RE．Ni。W-P．SiC-MoS2