【摘 要】
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铬基复合镀层利用金属铬与陶瓷颗粒复合得到各自的性能优势,以获得更优异的力学性能和摩擦磨损性能。目前制备铬的复合镀层研究中,主要通过向电镀液中添加一定浓度的陶瓷颗粒与金属铬共同沉积。但所制备的复合镀层陶瓷颗粒含量低,不足以充分发挥陶瓷颗粒的性能优势,从而大幅限缩了复合镀层的性能和应用。采用电泳-电沉积复合工艺可以提高复合镀层中陶瓷颗粒含量,进而提高镀层的摩擦磨损性能,对目前进一步提升铬基涂层性能具有
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铬基复合镀层利用金属铬与陶瓷颗粒复合得到各自的性能优势,以获得更优异的力学性能和摩擦磨损性能。目前制备铬的复合镀层研究中,主要通过向电镀液中添加一定浓度的陶瓷颗粒与金属铬共同沉积。但所制备的复合镀层陶瓷颗粒含量低,不足以充分发挥陶瓷颗粒的性能优势,从而大幅限缩了复合镀层的性能和应用。采用电泳-电沉积复合工艺可以提高复合镀层中陶瓷颗粒含量,进而提高镀层的摩擦磨损性能,对目前进一步提升铬基涂层性能具有重要的科学意义和工程参考。为了得到陶瓷颗粒含量更高、摩擦磨损性能更好的铬基复合镀层,本文选择硬度较高且具有一定润滑性的Si3N4颗粒,尝试将电泳沉积与电沉积结合的方法应用于制备铬基复合镀层,并通过工艺参数的研究和优化,重点针对Cr/Si3N4复合镀层的表、截面微观形貌、形成机制、力学性能及摩擦磨损性能开展了系统研究和分析,主要结论如下:（1）以乙醇和三乙醇胺作为分散体系,通过搅拌和超声的共同作用,获得了稳定分散的Si3N4颗粒悬浮液,并通过该悬浮液成功制备了Si3N4电泳涂层。对涂层的沉积质量及其形貌分析,得到优化的电泳工艺参数:电泳液中Mg Cl2·6H2O浓度为0.5g/L、Si3N4颗粒浓度为8g/L、电泳沉积电压为80V、电泳时间120s～180s。（2）改变镀液成分(Cr O3浓度、Cr3+浓度、十二烷基硫酸钠浓度)得到了外观不同的Cr/Si3N4复合镀层,对外观完整的镀层进行微观形貌观察发现:复合镀层厚度仅为纯铬镀层的1/3,表面无裂纹,Cr晶粒大小分布不均,且弥散分布着粒径大小约为20～40μm的Cr包覆Si3N4颗粒团聚体。结合相关理论解释了电泳-电沉积Cr/Si3N4复合镀层的形成机制。在p H为1～2、电流密度为50A/dm~2、温度为50℃、时间为1h的电沉积工艺参数下,得到了Cr包覆Si3N4颗粒团聚体复合量不同的Cr/Si3N4复合镀层,获得两步法制备Cr/Si3N4复合镀层优化的镀液成分为:Cr O3浓度为190g/L、Cr3+浓度为5g/L、十二烷基硫酸钠为0.3g/L。（3）Cr/Si3N4复合镀层的性能研究发现:不同含量Cr包覆Si3N4颗粒团聚体的复合镀层与基底结合良好,其显微硬度随Cr包覆Si3N4颗粒团聚体数量增多而升高。在干摩擦条件下,Si3N4颗粒浓度为6g/L的复合镀层的摩擦磨损性能最好,摩擦系数最低为0.36,磨损率接近0。
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