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辽宁石化大学本科毕业设计外语翻译2013(标题)Ni-PTFE化学复合镀层的研究K.N. Srinivasan* S. John摘要：镍基复合材料的化学镀具有良好的摩擦行为。这种复合涂层通过材料在化学镍溶液中以粉末形式公证，在沉积过程中通过悬浮状态添加到电镀中。最常用的硬化度分散化合物是碳化硅、金刚石粉末、氧化铝、碳化钛、氮化硼、碳化铬或碳化钨。最近，含有PTFE的化学镍被用作复合材料，因为它均匀、粘着、耐磨、干润滑、无擦伤摩擦系数低、腐蚀性好。本文研究了PTFE对化学镍酸溶液中沉积速率的影响，PTFE的聚合和涂层的磷含量，耐磨性和耐蚀性。关键词：化学复合材料；化学沉积；Ni-P-PTFE复合材料；复合涂层1.简介电沉积复合涂层在金属涂层上均匀分布不连续颗粒1-3。化学镀镍-磷涂层比其他镍涂层具有更多的特性4。因磷的含量，化学镍镀层具有更好的硬度和更好的耐蚀性5。化学镍复合镀层结合了传统化学镍镀层的固有特性，如复杂模具的沉积均匀性、高硬度和优良耐蚀抛光材料的高温等摩擦特性。值得注意的是，化学沉积中高比例的聚合，甚至是浴缸中低浓度的粒子，与电镀相比，高浓度的粒子必然出现高比例的聚合。近年来，复合材料在工程行业中占有重要地位，特别是在发动机领域、现代燃气涡轮发动机、汽车等高新技术领域。在化学物质领域，矩阵不是纯镍，而是其他Ni-P或Ni-B，根据还原剂在浴缸中使用。最常用的硬化度分散化合物是碳化硅、金刚石粉末、氧化铝、碳化钛、氮化硼、碳化铬或碳化钨1-9。化学公证中最新的发展是PTFE和镍的共聚。共沉积PTFE粒子以水分分散形式添加到溶液中10，11。化学Ni-PTFE涂层的特性，例如耐磨性、耐蚀性、摩擦系数、显微硬度和所有其他特性12-18。化学Ni-PTFE复合涂层性能和应用均良好19，20。PTFE粒子均匀分布在化学镍复合镀层上21，22。邓肯13沉积涂层为10-30vol。包含5-10wt-%含量的PTFE粒子，体积浓度直径为0.3-0.4m。在非润滑条件下，摩擦系数通常为0.1-0.2。在显微硬度测试和耐磨性测试中，含PTFE的复合涂层的硬度通常为250-400HV，含PTFE的复合涂层的硬度仅为275HV。热处理大于300 后，硬度值分别增加到625-700HV和400HV。Hadley和Harl17说明内容达到25wt-%PTFE，在84.6Ni-7P-8.4PTEF的化学Ni-P矩阵中占6.5的比重。他们还发现硬度依赖热处理。Nishira和其他23研究表明，挂在化学Ni-P浴缸中的PTFE粒子受非离子和阳离子表面活性剂的影响。Matsuda等发现24 PTFE粒子在化学Ni-P涂层中沉积在一起。这种沉积取决于表面活性剂类型，即在浴缸中粒子表面的电动势和涂层上粒子的含量。PTFE用作多功能材料，保护工作的腐蚀和磨损25。Daniels和Harme26发现Ni-PTFE涂层提高了使用寿命和塑料制造中的产品质量26。张山等27报告了Ni-P-PTFE涂层的形态和结构。这为涂层提供了大量的非擦伤和干润滑性能和低摩擦系数。粒子大小小，不存在粗糙度相关问题，因此可以按正常方式过滤溶液。Tulsi28，29制造的Ni-PTFE涂层是基于6.5-11g/dm的PTFE(60%活性)的添加剂，PTFE粒子大小在88-92温度下为1m，pH值为4.7-5.2。PTFE球沉积的体积浓度为25-30%。电镀工件具有一定的磨损率和摩擦系数。用于各种橡胶和塑料模具、蝶阀、石油和天然气工业紧固件、铝液化气瓶和化油器节流阀。Pearce30概述了Ni-PTFE涂层的制备问题。他以92 95到12mm/h的沉积速率成功获得了25 30% PTFE涂层。12.5m的涂层光滑黑暗，而较厚的涂层会引起皮肤。涂层可在350 沉淀硬化1小时。罗伯托31描述了典型的85Ni-6.6P-8.4PTFE复合涂层。他还发现，这种类型的涂层用作液压离合器组件、工具、安全带组件、机械齿轮和汽车燃料系统组件32，33。Przybylska和raczynasaa 34可以获得2.5-11wt-%的镍镀层，这是不同产量的分散涂层，具有PTFE含量。包含75Ni-7.9P-6-8PTFE的涂层具有良好的粘合性和耐磨性。赵等开发了35 Ni-P-PTFE的分级涂层技术，大大提高了涂层的附着能力。刘和赵36研究了化学Ni-P系统中表面活性剂对PTFE粒径的影响，发现涂层中PTFE含量的最大值主要取决于表面活性剂浓度和镀液中PTFE颗粒浓度的比例。黄等37，38研究了Ni-P化学镀系统中SiC和PTFE镀层腐蚀、磨损和防粘性能相反部分的协同作用。Rossi等39为了提高碳钢的耐磨性，对Ni-PTFE、P/MOS2和Cu/PTFE化学涂层的服装行为进行了评价。本文作者研究了投资液温度、PTFE浓度和PH值对电镀过程中PTFE沉积及聚合速度的影响。在有或没有热处理的情况下，通过扫描电子显微镜获得了硬度、耐磨性、耐蚀性和表面形态等涂层的特性。2.实验部分2.1电极准备低碳钢和不锈钢用作电极。电极是用适当的大小和机械抛光加工的。研磨的试样用三氯乙烯去除垢，浸泡在稀盐酸中腐蚀。不锈钢试件只能用于磷分析。2.2浴缸的焦点文献中写的各种实验方案是在不同温度下选择和研究试样的电镀速度。这些方案中，下面介绍的浴缸是以茶酸钠和硫酸镍三种中作为进一步研究选择的柠檬酸钠为基础的。(I)30g/L硫酸镍柠檬酸钠50g/L(iii)茶酸钠25g/LPTFE添加剂。为了在90 下达到较高的沉积速度，必须改变浴缸的成分，以获得最合适的电镀配置。2.3浴缸的制造和净化化学药品先计量，然后溶于蒸馏水(约占总需求的75%)。溶液由G.4坩埚过滤，将蒸馏水添加到需求中。PTFE以单独的形式添加到水中。溶液的pH值由氨电解控制。2.3电镀维护和控制如果把浴缸的温度保持在保护系统中，就可以把温差保持在正负2度。溶液的PH值继续用pH计监视，酸或碱的添加取决于浴缸的pH值。浴缸的成分主要是硫酸镍和次氯酸钠，两者的比例取决于溶液中沉积的镍。浴缸容器要定期更换，用硝酸清洗。浴缸要定期过滤G.4坩埚，从溶液中去除金属镍。溶液通过磁搅拌器搅拌，保持颗粒悬浮，保持温度均匀。浴缸参数对沉积速率的影响3.1温度的影响带1010毫米的软钢钢板，与三氯乙烯起皂化作用，浸泡在稀盐酸中腐蚀，用碱液碱冲洗，然后用清水冲洗，晾干，计量。然后，这些钢板在不同温度下进行EN/PTFE复合电镀，即在60、70、90pH值为5.5的酸碱环境中进行2小时。用搅拌机搅拌PTFE，将它分散在浴缸中。2小时候拿出钢板，洗、干、量重量。根据处理前后重量差异估计Ni-PTFE复合涂层的重量。根据涂层厚度估计涂层厚度。3.2电镀时间的影响在PH 5.5的酸碱环境下，预处理和计量钢板分别镀了1h，2h，3h，4h，5h。经过规定的时间后，取出钢板，用清水冲洗，晾干，称重。根据重量，可以根据电镀时间估计涂层厚度。3.3 PTFE浓度的影响低碳钢板在PTFE浓度为5g/L和20g/L的镀液中镀有EN/PTFE复合材料，可以估算镀层厚度。3.4经度测量熟化的软钢钢板采用EN/PTFE电镀，硬度用维氏硬度法测定。菱形对角形式的压痕是在已知载荷和确定时间内按下，装有校准目镜的显微镜下测试的。根据菱形的长度估计维氏硬度。用3.5 taibo耐磨试验机测定耐磨性EN/PTFE电镀试样首先称重，然后将磨料放在严格控制结构的一对研磨机(每个500克)下。研磨机通过这种方式在砂轮和工件表面之间滑动。试件称重后，研究轮每1000次从试件转换。重量差异是磨损指数(taber指数)或磨损率。进行两次实验，取平均值。将相同的实验与只有镀镍的试样和没有PTFE的涂层试样的耐磨性进行比较。3.6热处理对硬度的影响取两个相同的试片。一个是镀镍，另一个是Ni-PTFE复合镀层。两者都在400 下进行1小时的热处理。然后用泰博测试仪测量耐磨性。3.7涂层中镍和磷的分析不锈钢钢板在各种环境下镀有EN/PTFE涂层。钢板在浓盐酸中侵蚀1-2分钟，在氯化钯溶液中活化。然后镀上EN/PTFE复合镀层。将涂层从钢板中取出，称重，溶解在20毫升40%浓度的硝酸中，注入100毫升的标准测定用烧瓶。溶液中镍的含量通过EDTA方法(乙二胺四乙酸胰蛋白酶法)进行分析，磷的含量由铵磷法确定。测量腐蚀速度的3.8极化电位两个软钢以7515毫米规格截留，进行机械抛光，与三氯乙烯起皂化作用，在60 到20%浓度的硫酸下侵蚀2分钟。一个钢板仅镀镍，另一个先导金EN/PTFE复合镀层在90 和pH5.5环境下电镀2小时。在没有PTFE和PTFE的每个电镀的1cm2区域中，使用恒定电位测量稳态极化。铂用作辅助电极，饱和汞电极用作参考电极。研究中电解质为氯化钠溶液的3%浓度。阳极极化和阴极极化都进行了。图示显示电流密度与电位的关系。采用塔菲尔推算法，确认了腐蚀电流和腐蚀电位。计算毫升的年腐蚀速度。4.结果和讨论4.1温度的影响温度对腐蚀速度的影响如图1所示。腐蚀速度随温度的增加而增加。溶液的温度升高是溶液引起对流，流向电极。金属镀层总是伴随着以有限扩散速度发生的反应过程，因此溶液温度的增加有利于镍离子向电子移动，导致高沉积速度。PTFE共沉积的体积百分比也随着温度的增加而增加。表1 .温度对pH5.5浴缸沉积速率的影响温度，c沉积速率，m/h607080903.75.08.010.54.2沉积时间的影响表2显示了沉积厚度随沉积时间的变化。结果表明，随着沉积时间的增加，涂层厚度也增加。表2 .90、pH5.5镀液沉积时间对沉积厚度的影响沉积厚度，m沉积时间，h10.517.925.930.838.1123454.3浴缸中PTFE含量的影响分析了浴缸的PTFE含量在5g/L到20g/L之间，涂层的镍和磷含量。分析结果二次磷酸盐的增加减少了镍离子，将磷含量提高到8%。涂层中镍的数量随PTFE含量的增加而减少。可以明确的是，PTFE的体积分数随着其含量的增加而增加。PTFE的体积分数获得15g/L的常数值。PTFE含量的影响如图3所示。表3 .浴盆中PTFE浓度的影响聚四氟乙烯浓度，g/L聚四氟乙烯在烯/聚四氟乙烯上沉积vol。-579111315171918.020.822.624.024.824.925.025.04.4嵌入PTFE和热处理对涂层硬度和耐磨性的影响比较镀镍试件和电镀复合试件的硬度。这些测试证实，在镀镍工艺中添加特氟龙粒子会降低镀层硬度，以减少电镀的有效支撑力。这两个试样在400 环境下进行1小时的热处理。热处理提高了EN和EN/PTFE复合涂层的硬度。但是，发现EN/PTFE涂层的硬度低于EN涂层的硬度。PTFE粒子通过热处理工艺烧结，从而在高温下向上挤压PTFE粒子，在涂层表面留下富含PTFE的薄膜。结果显示在图表4中。EN/PTFE复合镀层的耐磨性高于镍镀层的耐磨性。PTFE是干润滑剂，可提高耐磨性。通过400，1小时的热处理产生更好的性能。热处理前后的磨损率平均值见图表5。表4 .热处理对涂层硬度的影响矩阵经度，HV电镀后热处理后镀镍EN/PTFE550238857701表5 .热处理对化学镀镍和聚四氟乙烯复合镀层耐磨性的影响Taber磨损指数，1000次重量损失(mg)车轮实际重量电镀后热处理后CS10 1公斤日元EN/PTFE10.437.467.65.5镀镍和EN/PTFE复合镀层的腐蚀行为通过塔菲尔极化曲线进行比较。镍磷化学镀在恶劣环境下耐蚀性高。EN/PTFE联合电镀报告也有类似的行为。图表6显示了结果。有时，自由双层PTFE复合涂层是首选的，或紧邻磷层的EN/PTFE复合涂层可以改善基板金属的保护。图1是热处理前EN/PTFE复合涂层的显微照片。图中清楚地表明，PTFE粒子在Ni-P组中积累。表6 .3%氯化钠在pH5.5中的腐蚀数据矩阵/corr，A /CM腐蚀速度，ml/year镀镍EN/PTFE25.725.1810.91810.670A 2000；B 5000图1 .Ni-P-PTFE化学复合涂层SME照相4.5 Ni-PTFE