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纳米复合镀是20世纪90年代兴起的一种新型材料表面改性技术,它用纳米颗粒代替了普通复合镀中所使用的微米颗粒,是复合镀的发展趋势。本文采用复合电镀(复合电沉积)的方法在45#钢表面镀覆一层Ni/ Al2O3纳米复合镀层,重点对镀层的沉积过程和基本性能以及镀层的沉积机理和纳米Al2O3颗粒强化镀层机理进行了研究讨论。本文从电流密度、镀液pH值、镀液温度和Al2O3颗粒在镀液中的浓度四个工艺参数对镀层积速率、镀层密度、镀层表面粗糙度以及Al2O3在镀层中的含量(复合量)四个基本性质影响的角度,对镀层的沉积过程进行了详细研究。四个工艺参数中,电流密度对镀层沉积过程影响较大,而Al2O3在镀液中的浓度对镀层沉积过程影响较复杂。复合量是电沉积过程中最为关心的问题,在研究上述四个工艺参数分别对其影响时,得到四个最大复合量值:8.5%,9.3%,11.4% 和9.5%,所对应的工艺参数分别为:电流密度2.5A/dm2,镀液pH值4.5,镀液中Al2O3浓度120g/l,镀液温度45℃。对于镀层的性能,本文主要研究了镀层的磨损量、摩擦系数和硬度三个基本性能,并详细讨论了它们与上述四个工艺参数之间的关系,另外还对磨损量与复合量的关系进行了讨论。结果发现,Al2O3在镀液中的浓度对镀层性能的影响较大,影响规律也较为复杂,磨损量与复合量是息息相关的。综合考虑各因素对镀层沉积过程和性能的影响,较理想的复合电沉积工艺为:电流密度3.5～4 A/dm2,镀液pH值4.5～6,镀液温度55～65℃,镀液中Al2O3浓度25～80g/l。文章最后对复合镀层的沉积机理和Al2O3颗粒的抗磨机理进行了讨论。发现Ni和纳米Al2O3颗粒的电沉积过程符合两步吸附理论,可以用Guglielmi模型表达式进行描述。对于Al2O3的抗磨机理,当Al2O3粒径较小时镀层既存在磨粒磨损又存在粘着磨损;当Al2O3粒径较大时镀层无明显磨粒磨损和粘着磨损特征,这时Al2O3颗粒主要通过强化镀层和颗粒本身的承载作用提高镀层的耐磨性。