脈沖電沉積多元Cu-Sn基復(fù)合鍍層的制備及性能研究.pdf

1、Cu-Sn合金以其良好的耐磨減摩性、耐腐蝕性以及抗氧化性等特點(diǎn)，在滑動(dòng)軸承中得到了廣泛的應(yīng)用，但在貧油、無油潤滑條件下，其耐磨減摩效果卻不甚理想。納米復(fù)合電沉積技術(shù)是一種優(yōu)良的表面處理技術(shù)，可以方便獲得各種功能性納米復(fù)合鍍層，而將脈沖電流應(yīng)用于納米復(fù)合電沉積過程中能夠降低陰極表面周圍的濃差極化，促進(jìn)納米顆粒與基質(zhì)金屬共沉積。目前，大多數(shù)納米復(fù)合鍍層只含有一種納米顆粒，對(duì)于二元及多元納米復(fù)合鍍層制備的研究還比較少。
　　本論文利用脈

2、沖電沉積技術(shù)和多元納米復(fù)合技術(shù)相結(jié)合的協(xié)同優(yōu)勢(shì)，選擇具有優(yōu)異潤滑性能的納米PTFE顆粒為自潤滑相，依據(jù)納米強(qiáng)化理論，以TiO2溶膠代替?zhèn)鹘y(tǒng)顆粒的加入形式，對(duì)電沉積鍍層進(jìn)行強(qiáng)化，分別制備出Cu-Sn、Cu-Sn-PTFE、Cu-Sn-TiO2、Cu-Sn-PTFE-TiO2四種鍍層。
　　首先，研究了焦磷酸鹽-錫酸鹽 Cu-Sn合金共沉積機(jī)理以及納米顆粒分散方法，通過溶膠-凝膠法制備TiO2溶膠，以非離子表面活性劑TX-10與機(jī)械分

3、散相結(jié)合的方式對(duì)PTFE粉末、TiO2溶膠進(jìn)行分散，并對(duì)其分散性進(jìn)行檢測(cè)。
　　研究了電流密度、占空比、頻率、PTFE顆粒加入量和 TiO2溶膠加入量的改變對(duì)Cu-Sn-PTFE-TiO2復(fù)合鍍層的沉積速率、表面形貌、組成成分、硬度以及耐腐蝕性能的影響。測(cè)試結(jié)果表明，Cu-Sn-PTFE-TiO2復(fù)合鍍層晶粒細(xì)致均勻、表面致密平整，主要以銅錫合金的形式存在，鍍層成分中F元素比重在1％~3%之間，Ti元素比重在0.1%~1%之間。在

4、最佳工藝條件下，Cu-Sn-PTFE-TiO2復(fù)合鍍層表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性以及耐磨減摩性能，硬度達(dá)到了465.1HV，腐蝕電位-0.256V、腐蝕電流1.443A·cm-2，平均摩擦系數(shù)在0.1左右。
　　然后，分析了Cu-Sn、Cu-Sn-PTFE、Cu-Sn-TiO2和Cu-Sn-PTFE-TiO2四種鍍層的表面形貌、硬度、耐腐蝕性以及摩擦學(xué)性能之間的差異，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行探討。分析結(jié)果表明，納米PTFE顆粒的加入改善了鍍層的耐

5、腐蝕性以及自潤滑性能，而硬度值卻有所下降，僅為375.2HV。相對(duì)于Cu-Sn-PTFE鍍層，Cu-Sn-TiO2鍍層通過納米TiO2顆粒的細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，硬度及耐磨性能得到明顯改善，但摩擦系數(shù)卻有所增大。對(duì)腐蝕形貌及磨痕研究分析發(fā)現(xiàn)，在腐蝕過程中，各鍍層主要以小孔腐蝕為主，在摩擦過程中，產(chǎn)生了不同程度的黏著磨損以及磨粒磨損。
　　對(duì)于Cu-Sn-PTFE-TiO2復(fù)合鍍層來講，在Cu-Sn合金中同時(shí)復(fù)合進(jìn)PTFE顆粒和T