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化学镀Ni—P合金是近年来发展迅速、应用广泛的表面保护技术。将具有自润滑特性的PTFE粉末复合沉积到Ni—P合金中形成低摩擦因数的Ni—P—PTFE复合镀层,延长了化学镀Ni—P合金的使用寿命,扩展了其用途。作为自润滑型复合镀层的添加剂,PTFE粉末的粒度及在化学镀液中的分散程度直接影响着化学复合镀Ni—P—PTFE合金工艺及镀层的性能,对此进行深入的探讨对生产实践和学术研究都有重要意义。本论文的主要工作:(一)试验筛选了十六烷基三甲基溴化铵与OP乳化剂两种不同类型的表面活性剂的复配使用条件,通过全因素试验探讨了两种表面活性剂的浓度比对PTFE粉末憎水性改善的影响;(二)研究了镀液中PTFE浓度对化学复合镀Ni—P—PTFE合金沉积速度及镀层性能的影响,并对镀层中PTFE的含量进行了测试;(三)研究了超声波对化学复合镀Ni—P—PTFE合金工艺及镀层性能的影响,通过X—ray射线衍射及SEM分析了超声波对Ni—P—PTFE复合镀层结构及镀层形貌的影响;(四)通过试验探讨了采用Ni—P/Ni—P—PTFE化学复合双镀层来改善Ni—P—PTFE镀层的性能。
试验结果与理论分析表明:
(1)阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和非离子型表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚(OP乳化剂)对改善PTFE粉末的憎水性具有良好的作用,两者复配使用的双表面活性剂法效果更好。经全因素试验分析,此双表面活性剂法的最佳浓度比为:OP~2.0mL/L; CTAB~15mg/L。
(2)PTFE粉末具有非常低的摩擦因数和良好的自润滑性,可大大提高Ni—P—PTFE复合镀层的耐磨性。Ni—P—PTFE复合镀层的磨损率可降低至Ni—P镀层的70%,若施加超声波则可低至Ni—P镀层的60%;但PTFE粉末的加入可使镀层的硬度、结合力、孔隙率等性能降低。当PTFE浓度为10g/L时,可得到硬度较高结构较致密的Ni—P—PTFE复合镀层。
(3)施加超声波可改善PTFE粉末在镀液中的均匀分散程度,改善Ni—P—PTFE复合镀层的性能。超声波可使Ni—P—PTFE合金沉积速度提高约1.35倍;施加超声波可使Ni—P—PTFE复合镀层的显微硬度、结合强度、耐磨性、耐蚀性等性能得到改善。XRD的观察结果表明:合金结构由非晶态转化为非晶+微晶的混晶态;SEM照片显示:复合沉积层宏观上是叠层生长而微观上是催化活性点处胞状生长,有超声波时镀层表面的颗粒状突起物变得更为细密均匀,镀层致密程度增大,原子间的结合力更强。
(4)采用化学复合镀Ni—P/Ni—P—PTFE双镀层可以弥补Ni—P—PTFE复合镀层性能的缺陷。其中,镀时比为60min(Ni—P底层)/60min(Ni—P—PTFE面层)的双层化学复合镀层的综合性能最好。