Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層工藝及性能研究.pdf

1、Ni-P合金鍍層以其優(yōu)良的耐蝕性能、抗磨性能以及良好的可焊性,已廣泛應(yīng)用于化工、紡織、航空、汽車和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。將高分子材料聚四氟乙烯(PTFE)分散到Ni-P合金鍍液中可制備出Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層,該復(fù)合鍍層較合金鍍層具有更優(yōu)良的耐腐蝕,耐磨性,獨(dú)特的自潤滑性,并且適用溫度范圍廣(-250～300℃)。然而,Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層的顯微組織受鍍層中P含量的影響,增加P含量,耐蝕性隨之增強(qiáng),但亦使鍍層變脆。而在電鍍液中加入少量

2、稀土化合物,可顯著改善鍍液的分散性和深鍍能力,提高電流效率,從而獲得耐蝕性能和耐磨性能更優(yōu)異的復(fù)合鍍層。本文主要研究工作如下：1.以分散鎳磷鍍液中PTFE微粒為目的,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比機(jī)械攪拌、槽式超聲波和探頭式超聲波三種方式,考察了分散時(shí)間對(duì)粒徑的影響及其分散穩(wěn)定性,選擇探頭式超聲為最佳分散方式,分散時(shí)間45 min。2.研究了稀土元素在Ni-P-PTFE復(fù)合電鍍中的作用機(jī)制,探討了稀土元素添加量對(duì)復(fù)合鍍層的沉積速率和PTFE復(fù)合量的影響,

3、確定了稀土的最佳添加量為1.2g/L；3.采用單因素試驗(yàn)方法,討論了鍍液中PTFE含量、pH、鍍液溫度、陰極電流密度和攪拌速度等主要工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合鍍層性能的影響。在優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上,確定了制備Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層的適宜電鍍工藝參數(shù)：PTFE乳液加入量為10mL/L；電流密度3.5A/dm2；鍍液溫度70℃；攪拌速率180r/min; pH 5.0;次亞磷酸鈉加入量為20g/L。鍍層中PTFE的復(fù)合量可達(dá)9.32％,P含量為11.7

4、1%。SEM測(cè)試鍍層表面形貌平整光滑、結(jié)構(gòu)致密,PTFE微粒分散均勻。4.采用陽極極化曲線(Tafel曲線)和電化學(xué)阻抗譜研究了Ni-P合金鍍層,Ni-P-PTFE和改性Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層在不同介質(zhì)條件下的腐蝕電化學(xué)行為。結(jié)果表明,改性Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層在10%鹽酸溶液中,自腐蝕電位相對(duì)于Ni-P合金鍍層和Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層分別提高了316mV和84mV,自腐蝕電流密度分別降低了2個(gè)和1個(gè)數(shù)量級(jí),鍍層阻抗分別增加

5、了7倍和4倍；在10%NaOH溶液中,自腐蝕電位分別提高了330mV和40mV,自腐蝕電流密度分別降低了2個(gè)和1個(gè)數(shù)量級(jí),鍍層阻抗分別增加了3倍和2倍。5.鍍層耐磨性、減摩性、孔隙率、耐蝕性及結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果表明,采用單因素試驗(yàn)獲得的工藝參數(shù)進(jìn)行復(fù)合電鍍,復(fù)合鍍層晶粒細(xì)小、表面光亮、平整,組織均勻致密,孔隙率明顯減少,鍍層結(jié)合力好。稀土加入量為1.2g/L,摩擦系數(shù)達(dá)最小值0.063。PTFE復(fù)合量在9%左右時(shí)。經(jīng)稀土改性的復(fù)合鍍層相對(duì)