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《鎳基納米復(fù)合鍍層的研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、鎳基納米復(fù)合鍍層的研究進(jìn)展前言復(fù)合電鍍是基質(zhì)金屬與懸浮在鍍液中的非水溶性固體微粒共同沉積而形成鍍層的一種工藝，所得鍍層稱為復(fù)合鍍層，其同時(shí)具有基質(zhì)金屬和固體微粒的綜合性能。與普通鍍層相比，復(fù)合鍍層具有更好的耐磨性和耐蝕性。納米微粒具有小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)以及量子隧道效應(yīng)等特性,將其引入復(fù)合鍍層中所形成的納米復(fù)合鍍層呈現(xiàn)出獨(dú)特的性能。木文綜述了欽慕納米復(fù)合鍍層的研究現(xiàn)狀。1納米復(fù)合鍍層的機(jī)理研究1.1復(fù)合鍍層的沉積機(jī)理關(guān)于復(fù)介鍍層沉積機(jī)理的研究，國內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)提出過多種不同的觀點(diǎn)。i些學(xué)者認(rèn)為：力學(xué)
2、因素占主導(dǎo)作川，同時(shí)陰極電流密度和鍍液的微觀分散能力也是影響復(fù)合鍍層形成的主要原因。通過攪拌使鍍液中的微粒很好地懸浮起來，給微粒為陰極的相互接觸創(chuàng)造條件，而當(dāng)微粒停留在陰極衣面上時(shí)，就有可能被沉積的金屬嵌入鍍層中。另外-?些學(xué)者認(rèn)為：微粒在電場(chǎng)作用下的電泳速率是微粒進(jìn)入復(fù)合鍍層的關(guān)鍵因素。盡管微粒的電泳速率要比攪拌所引起的微粒隨液流的遷移速率小得多，但在微粒到達(dá)陰極界面的分散雙電層后，由于電位差的作川，在界面間將會(huì)產(chǎn)生極高的場(chǎng)強(qiáng)，電泳速率可以變得比較大。微粒以垂市于電極衣面的方向沖向陰極，并被金屬嵌入鍍層中。Gug
3、lielmi的兩步吸附理論認(rèn)為：微粒與金展共沉積時(shí)，表血帶有吸附離子層的微粒首先吸附在陰極表面，此時(shí)微粒表面仍被吸附離子層所包圍；隨著?部分弱吸附在陰極表面的吸附層被還原，微粒?陰極發(fā)牛強(qiáng)吸附而進(jìn)入鍍層，伴隨金屬電沉積的進(jìn)行，處于強(qiáng)吸附狀態(tài)的微粒被金屬永久地嵌入鍍層中。山于沉積過程本身是一系列反應(yīng)鏈相互作用的結(jié)果，反應(yīng)過程中許多中間態(tài)離子的壽命短，難以檢測(cè)，所以沉積機(jī)理尚無完善的理論解釋。綜合上述機(jī)理分析，復(fù)合鍍層的形成大致可分為三個(gè)階段：（1）懸浮于鍍液中的微粒向陰極表面附近輸送；（2）微粒黏附于陰極表面；（3）
4、微粒被陰極上析出的基質(zhì)金屬牢固地嵌入鍍層中。1.2納米復(fù)合鍍層的強(qiáng)化機(jī)理采用X射線衍射儀和透射電鏡對(duì)幾種傑基納米復(fù)合刷鍍層的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，證實(shí)其強(qiáng)化機(jī)理是超細(xì)晶強(qiáng)化、高密度位錯(cuò)強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和納米微粒效應(yīng)強(qiáng)化共同作用的結(jié)果。刷鍍時(shí)，工件局部有比槽鍍大幾倍到幾十倍的電流密度，這種大電流密度使過電位和雙電層的電場(chǎng)強(qiáng)度很高，離子在電場(chǎng)中被加速打到被鍍表而，形成了人量的超細(xì)晶核。鍍筆與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)影響鍍層金屬的形核過程，使鍍層晶粒細(xì)化。鍍液是有機(jī)配位物的水溶液，金屬離子以配位離子的形式存在，提髙了陰極極化作用。這
5、些均是獲得超細(xì)晶粒的主要原因。超細(xì)晶粒使鍍層單位體積內(nèi)的晶界增多，形變抗力增大，、鍍層得以強(qiáng)化。人量位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)雖是造成晶體滑動(dòng)變形的主要原因，但較高的位錯(cuò)密度反而能降低晶體的易動(dòng)性。電刷鍍過程中扁度的不平衡電結(jié)晶過程在鍍層中形成了高密度的位錯(cuò)纏繞和李晶,使鍍層形變抗力增大，鍍層得以強(qiáng)化。對(duì)謀一鉆一磚合金鍍層而言，XRD譜圖中得到的僅是單相碌的晶體結(jié)構(gòu)，這表明鉤、鉆等成分已固溶于銀基體中。山于鵠、鉆與線的原子尺寸差異引起固溶體晶體點(diǎn)陣的畸變，有效阻止了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，因而固溶強(qiáng)化使鍍層的性能得以增強(qiáng)。當(dāng)納米微粒彌散在鍍層屮時(shí)
6、，不僅對(duì)鍍層起到了支撐作川，而H這些碩質(zhì)點(diǎn)對(duì)提髙鍍層的耐磨性極為有利;其次，嵌入基質(zhì)金屬鍍層的納米微粒增加了鍍層中的位錯(cuò)阻力，阻止了晶體的滑移，使鍍層的形變抗力增大，鍍層得以強(qiáng)化。這就是所謂的納米微粒效應(yīng)強(qiáng)化。納米微粒對(duì)鍍層的強(qiáng)化機(jī)理尚不完善，述有待進(jìn)一步的研究。2納米微粒在鍍液中的分散納米微粒在鍍液中的分散程度對(duì)鍍層中納米微粒均勻分布有重要的影響。納米微粒的比表而積人，表而能高，使其表而處于極不穩(wěn)定狀態(tài)。為了降低表而能，納米微粒往往通過相互聚集而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。以團(tuán)聚體存在的納米微粒會(huì)火去其原有的納米微粒效應(yīng)，因此
7、,首先要使納米微粒呈單分散態(tài)均勻且穩(wěn)定地分散在鍍液中，才有町能得到高質(zhì)竄的納米復(fù)合鍍層。H前納米微粒的分散方法丄要分為物理法和化學(xué)法。由于不同粒徑和種類的納米微粒其分散性不同，在制備納米復(fù)合鍍層的過程中，往往同吋采用兒種分散方法。王為等以高分子聚電解質(zhì)為分散劑，在鍍鐮液中實(shí)現(xiàn)了納米2t02微粒的唯分散，并在此納米復(fù)合鍍鎳液中制備出單分散Ni-2r02納米復(fù)合鍍層。WangJL等在普通碳鋼表面制備了Ni-W-P-Ce02-Si02納米復(fù)合鍍層，研究了機(jī)械攪拌對(duì)納米復(fù)合鍍層微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)機(jī)械攪拌速率
8、為1000r/min時(shí)，納米復(fù)合鍍層的結(jié)構(gòu)致密，基質(zhì)金屬輪廓清晰，晶粒較細(xì)，納米微粒以彌散態(tài)均勻分布在基質(zhì)金屬中，且鍍層的沉積速率(32.68ym/h)和顯微硬度(6820MPa)高。孫玉利等研究了超聲波分散時(shí)間、表血活性劑種類及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)納米A1203微粒在水相介質(zhì)中分散性能的影響。結(jié)果表明：隨著超聲波分散時(shí)間的延長(zhǎng)和分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，納米A120
