纳米复合镍电镀层的摩擦学性能
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磁力搅拌
作者简介 :李 占君 (1978一), 男 , 河南焦作人 , 讲师 , 硕士
70
李占君, 等:纳米复合镍电镀层的摩擦学性能
基础镀液组成:30 9 L 一硫酸镍+ 2 9 L 一 0 0
氯化镍+ 3 9 L 一硼酸 + .2 9 0 L一十二烷基硫 酸钠(所选试剂都为分析纯) 各种纳米颗粒直径为
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1.2 试验方法
时间/m i n
采用 JSM e561 L V 型扫描 电子显微镜 (SE M ) s 0 观察 电镀层的表面形貌 , 用 H V S l0 0 型数显显微 0 硬度计测试镀层 的显微硬度 , 载荷为 0.4 N , 保压 9
徽 缘 级 因
j l n
, 尸 j J飞 九亡 4了
时间为 1 5,取 5 点平均值 0
为 5 9 L 一(两种纳米颗粒同时加人时为 3 9 I 0 , 5 厂
Ce 飞 15 9 I , Z心 ), 阴极电流密度为4 A ( j
n r 2, d 一
困 嵌 玲 橄
电镀层厚度 10 拼 左右, 在沉积前对镀液同时进行 0 m 超声分散和磁力搅拌处理 6 而n 制备得到的纯镍 0 N卜 纳米 C以 N i 纳米 Z心 N i纳米 (Ce 头+ Z心 ) 送 ( 镀层 , 分别记为 1# 一4# 试样
(b ) 姗 pl z # ; (e) 姗 pl 3 # a耐 (d ) , e e
粒的稀土二元纳米复合电镀层的显微硬度比单独加
人 Ceo 和 Zr姚 的高 z 其原因在于, 纳米颗粒的嵌 纳米复合电镀层 的摩擦因数比纯镍电镀层 的明 显降低, 其原因是添加纳米颗粒后 , 电镀层的表面形 人起到了弥散强化的作用 , 提高 了电镀层 的显微硬 度;另外 , 大量纳米颗粒的嵌人减缓了电镀层 内晶粒 的长大 , 起到了细化晶粒的作用 , 从而使硬度显著提 高仁 卜6 并且 C eO : 与 Z O : 的晶粒 生长改 善了 电 r 镀层 的微观结构和表面形貌 , 两种颗粒的协 同作用 进一步提高了电镀层的显微硬度 2.2 摩擦因数 从 图 1 可以看出, 1 试样的摩擦因数在 0.5一
2
试验结果与讨论
时间/m i n d ) 4# 试样
2.1 显微硬度
图 1 不同电镀层康擦因数随时间的变化曲线
.试验测得 1 一4 试样 的显微硬度分别 为 312, 6 9 3 5, 3 1 和 47 H V 可见纳米复合 电镀层 的显微 0 硬度 比纯镍层的高 , 含有 C eq 和 Z q 两种纳米颗 r
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镀层, 由于具有耐高温 耐腐蚀 自润滑尤其是高耐
磨等性能 , 受到了广泛关注[ 一 l 6 目前 , 纳米复合电
镀中采用的纳米颗粒主要有 Z O : A 2认 T O : 等 , r 1 I
1 试样制备与试验方法
1. 1 试样 制备
且一般都使用一种颗粒进行沉积 , 而 同时用两种纳 米颗粒进行复合 电镀的研究报道还较少 稀土氧化
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0.8 之间, 且波动较大;2 试样的摩擦因数较 1 试 样 的低 , 在 0.3一0.5 之间, 波动也较大 ;3# 试样 的 摩擦因数也在 0.3一0.5 之间, 但其波动较前两种 小;4 试样的摩擦因数较小, 在 0. 1 ~ 0.2 之间, 5 5 且波动不大
20一30 nm ,镀液 pH 值为 4 , 镀液温度 45 o , 搅拌 C 速度以纳米颗粒可充分悬浮为准 , 纳米颗粒添加量
小且波动也小
李占 君,等:纳米复合镍电镀层的摩擦学性能
率降低[ ;另外, 由于电镀层晶粒细小, 组织致密, 纳 ] 3
米复合电镀层的局部裂纹也不易扩展, 故使其磨损 率低[ ] 6
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时间/m i n e) 3 # 试样 截 处 绒 因 时间/m i n (b ) 2 # 试样
因 嵌 晰 撼
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f U 甘 n.
通过数据采集卡将磨损时的电压信号传给计算机, 经计算即可得出摩擦因数 拜 ;磨损前后试样经丙酮 清洗后用 LP3200D 型电子天平(精度 .1 m g )测定 磨损质量损失
摘 要:采用纳米复合 电沉积方法制备 了纯镍 N 一 i 纳米 CeO : N 一 i 纳米 Z O 和 N 一 r Z i 纳米(C e姚 r Z 唤 )四种镍 电镀层, 研 究了不同镀层的显微硬度及摩擦磨损性能 , 并用扫描电子显微镜分析 了其
磨损机理 结果表明:在干摩擦条件下, 镀层中纳米颗粒含量相同时, 上述四种镀层的显微硬度依 次升高, 摩擦因数依次降低, 并且波动范围变小;磨损率也是依次降低;纯镍镀层呈现严重的粘着磨 损特征, N 一 i 纳米C eO :镀层表现为严重的磨粒磨损和粘着磨损, N 一 r O : 镀层的磨损特征为粘 i 纳米Z
0 引 言
因摩擦磨损导致的机械设备失效会产生巨大的 经济损失 ,所 以世界各国都在积极开展摩擦磨损方 面的研究 近年来, 采用纳米复合 电镀工艺获得 的
表面效应, 又能明显改善材料的高温抗氧化性 耐腐 蚀性 耐磨损性等[ 一 因此, 作者采用纳米复合电 7 8 ]
镀方法制备了纯镍 N 一 i 纳米 C eq i 纳米 Z O : 和 N 一 r i 纳米(C e0 2 Z q ) 四种 电镀 层, 并对 其摩 擦 因 N 一 一 r 数 磨损率及其磨损机理进行了研究
着磨损;而 N 一 i 纳米(C e认一 O )镀层的磨损形式以轻微磨粒磨损和粘着磨损为主 r ZZ
关键词: 纳米复合电镀; 摩擦; 磨损; 镍电镀层
中图分类号: T H ll7.3 ; T Q 153.4 文献标志码: A 文章编号: 1000一 3738(2010)12一 0070一 04
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2. E l eetri ealan M eehaniealE gi i ng , Shi i d n neer j azhua蜡 V eati o onal C l o lege for 段 i fi and T eehnic l E ngi enti e a neering ,
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貌有所改善, 结晶取 向改变 , 微观结构发生变化, 由
表面微凸体变形 阻力产生的摩擦 因数 拼 和由粘着 d
产生的摩擦 因数 拌 减 小, 从 而使总 的摩擦 因数降
低困 另外从图 2 可以看 出, 由于两种纳米颗粒的
添加使电镀层晶粒进一步细化,组织更加致密, 所以
添加 C eO : 和 Z 认 纳米颗粒 电镀层 的摩擦因数更 r
第3 卷 第 1 期 4 2 2010 年 12 月
机 械
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几 人 卫 户
工 程 材 料
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作者简介 :李 占君 (1978一), 男 , 河南焦作人 , 讲师 , 硕士
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基础镀液组成:30 9 L 一硫酸镍+ 2 9 L 一 0 0
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2.1 显微硬度
图 1 不同电镀层康擦因数随时间的变化曲线
.试验测得 1 一4 试样 的显微硬度分别 为 312, 6 9 3 5, 3 1 和 47 H V 可见纳米复合 电镀层 的显微 0 硬度 比纯镍层的高 , 含有 C eq 和 Z q 两种纳米颗 r
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1 试样制备与试验方法
1. 1 试样 制备
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摘 要:采用纳米复合 电沉积方法制备 了纯镍 N 一 i 纳米 CeO : N 一 i 纳米 Z O 和 N 一 r Z i 纳米(C e姚 r Z 唤 )四种镍 电镀层, 研 究了不同镀层的显微硬度及摩擦磨损性能 , 并用扫描电子显微镜分析 了其
磨损机理 结果表明:在干摩擦条件下, 镀层中纳米颗粒含量相同时, 上述四种镀层的显微硬度依 次升高, 摩擦因数依次降低, 并且波动范围变小;磨损率也是依次降低;纯镍镀层呈现严重的粘着磨 损特征, N 一 i 纳米C eO :镀层表现为严重的磨粒磨损和粘着磨损, N 一 r O : 镀层的磨损特征为粘 i 纳米Z
0 引 言
因摩擦磨损导致的机械设备失效会产生巨大的 经济损失 ,所 以世界各国都在积极开展摩擦磨损方 面的研究 近年来, 采用纳米复合 电镀工艺获得 的
表面效应, 又能明显改善材料的高温抗氧化性 耐腐 蚀性 耐磨损性等[ 一 因此, 作者采用纳米复合电 7 8 ]
镀方法制备了纯镍 N 一 i 纳米 C eq i 纳米 Z O : 和 N 一 r i 纳米(C e0 2 Z q ) 四种 电镀 层, 并对 其摩 擦 因 N 一 一 r 数 磨损率及其磨损机理进行了研究
着磨损;而 N 一 i 纳米(C e认一 O )镀层的磨损形式以轻微磨粒磨损和粘着磨损为主 r ZZ
关键词: 纳米复合电镀; 摩擦; 磨损; 镍电镀层
中图分类号: T H ll7.3 ; T Q 153.4 文献标志码: A 文章编号: 1000一 3738(2010)12一 0070一 04
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