电刷镀镍／碳纳米管复合纳米镀层的结构与磨损性能.doc

电刷镀镍／碳纳米管复合纳米镀层的结构与磨损性能 2006年7月 第7期(总第179期) 润滑与密封 LUBRICAT【ONENGINEERING July2006 No.7fserialNo.179) 电刷镀镍/碳纳米管复合纳米镀层的结构与磨损性能 冶银平陈建敏周惠娣 (中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000) 摘要:用含碳纳米管的快速镍电刷镀液制备了镍/碳纳米管复合纳米镀层,研究了热处理温度和镀液中碳纳米管含 量对镀层平均晶粒尺寸,结构,力学性能及耐磨性能的影响.结果表明,镀层的晶粒大小随热处理温度的升高是先降低 而后增大的;同样碳纳米管的加入对镍刷镀层的平均晶粒尺寸和微结构有显着的影响.镀层的硬度和耐磨性与镀层的平 均晶粒尺寸有非常好的对应关系.热处理和碳纳米管的强化作用可导致镀层晶粒细化和结构致密化,从而有效地改善了 镀层的力学性能和耐磨性能. 关键词:电刷镀;镍/碳纳米管复合纳米镀层;平均晶粒尺寸;抗磨性能 中图分类号:TG174.44文献标识码:A文章编号:0254—0150(2006)7—002—3 MicrostructuresandWearBehaviourofNi/CarbonNanotube CompositeCoatingsPreparedbyElectro—brushPlating YeYinpingChenJianminZhouHuidi (StateKeyLaboratoryofSolidLubrication,LanzhouInstituteofChemicalPhysics,Chinese AcademyofSciences,LanzhouGansu730000,China) Abstract:Ni/carbonnanotubecompositenanocoatingswerepreparedbyelectro-brushplating.Theaveragegrainsize andmicrostructureofthenickelnanocoatingsheatedatdifferenttemperaturefor2handNi/carbonnanotubecomposite nanocoatingswereexaminedbyX?raydiffractometer(XRD),andtheirwearbehaviourandmicrohardnesswereinvestiga- ted.Theaveragegrainsizeofthenickelnanocoatingsaregreatlyaffectedbyheatingtreatmenttemperature,whereasthe averagegrainsizeoftheNi/carbonnanotubecompositenanocoatingsaremainlycontrolledbycarbonnanotubecontentin electrolyte.Thewearbehaviourandmicrohardnessofthenanocoatingsiscloselyrelatedtotheaveragegrainsizesandmi— crostructuresofthenanocoatings.Theexcellentantiwearandmechanicspropertiesofthenanocoatingsareduetothesmall grainsandcompactmicrostructuresofthenanocoatingscausedbyheatingtreatmenttemperatureandcarbonnanotubeused asapreventingagent. Keywords:electro-brushplating;Ni/carbonnanotubecompositenanocoatings;averagegrainsize;antiwearbehaviour 电沉积技术作为传统的表面强化技术,已经在材 料科学领域获得了较大进展.但随着纳米科技的发 展,此项技术已被广泛地用来制备纳米镀层材 料.对电镀纳米镍的研究发现,镀层的硬度和耐 磨性受晶粒尺寸的影响很大j.复合电沉积技术的 研究表明在镀液中引入第二相颗粒不仅可以提高镀层 的硬度,耐磨和耐腐蚀等性能,同时还可以使镀层的 晶粒细化.但目前大多数研究集中在把第二相颗粒 作为基体镀层的增强相来改善镀层硬度,耐磨损和耐 腐蚀等性能的研究方面』,而把第二相颗粒作为抑 制相阻止基体镀层晶粒长大来制备复合纳米镀层的研 究还很少.基于此,本文作者应用电刷镀技术开展了 }基金项目:国家创新研究群体基金项目. 收稿