深共熔溶劑中金屬鍍層的電沉積制備及性能.pdf

1、金屬基涂層（Metalmatrixcoating）是指將一種或幾種金屬或非金屬顆粒相添加到金屬或合金基材之中，形成金屬合金和金屬復(fù)合鍍層。由于第二相顆粒的強化作用，金屬基涂層呈現(xiàn)高的彈性模量、較強的韌性、高強度、超強的耐磨性、自潤滑性和超塑性等優(yōu)點。電沉積技術(shù)被認為是一種目前通用的“由下到上”制備致密結(jié)構(gòu)金屬、合金和金屬基復(fù)合鍍層的制備方法，而且與激光表面技術(shù)和熱噴涂技術(shù)方法相比，電沉積工藝設(shè)備相對簡單。目前通常采用的電沉積鍍液體系多為

2、水性電解液，金屬析出的同時往往伴隨有氫氣的析出，造成“氫脆”危害。同時水性電解液一般具有強腐蝕性或劇毒，對人類生存環(huán)境造成嚴重危害。本文采用不含H+的氯化膽堿型深共熔溶劑進行金屬基鍍層的制備，包括Ni-Co、Ni-P、Ni-PTFE以及Cu鍍層的電沉積制備，并研究了鍍層的微觀形貌、微觀結(jié)構(gòu)以及鍍層的力學(xué)及電化學(xué)腐蝕性能。
　　本文首先采用氯化膽堿(ChCl)和乙二醇(EG)摩爾比為1∶2的深共熔溶劑進行Ni-Co合金的電沉積制備。

3、鍍層的表面形貌與鍍液中Ni2+和Co2+溶度有關(guān)，Ni-Co合金沉積過程為正常沉積，與水性鍍液中異常沉積不同。鍍層表面顆粒分布均勻，其晶體結(jié)構(gòu)為面心立方。合金鍍層的耐腐蝕性能隨著Co含量的增加而降低，這是因為Ni-Co合金鍍層厚度較薄且含有Cl-，鍍層容易被腐蝕。
　　在深共熔溶劑中加入NiCl2·6H2O和NaH2PO2·H2O，電沉積制備了Ni-P合金。沉積機制為擴散控制的三維瞬間形核機制，沉積電壓、時間對鍍層有著顯著的影響。

4、隨著P含量的增加，鍍層由晶態(tài)向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變，鍍層的耐腐蝕性提高。
　　由于PTFE顆粒在不加任何添加劑的條件下能均勻分散在深共熔溶劑中，基于此在深共熔溶劑中成功地電沉積制備了Ni-PTFE復(fù)合鍍層，其晶體結(jié)構(gòu)為面心立方;其中，Ni-3.1wt.％PTFE復(fù)合鍍層接觸角為121±1°，呈疏水性，這是鍍層表面的納米結(jié)構(gòu)和低表面能的PTFE共同作用的結(jié)果。由于鍍層表面PTFE的存在，其耐摩擦性能優(yōu)于Ni鍍層。
　　在深共熔溶劑中加入