TiO2納米粒子對(duì)Cu-Sn自潤(rùn)滑復(fù)合鍍層性能影響的研究.pdf

1、電沉積Cu-Sn鍍層因其優(yōu)良的機(jī)械性能、耐腐蝕與低摩擦系數(shù)等特性而廣泛地應(yīng)用到各種摩擦部件之中。但銅錫合金質(zhì)軟，承載能力較弱，為了強(qiáng)化鍍層硬度并進(jìn)一步優(yōu)化其摩擦學(xué)性能，本文主要應(yīng)用納米TiO2微粒對(duì)脈沖電沉積Cu-Sn鍍層進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化，并得到了具有一定承載能力、耐腐蝕性能以及耐磨減摩性能的Cu-Sn-TiO2復(fù)合鍍層。
　　分析 Cu-Sn合金共沉積理論與納米材料強(qiáng)化機(jī)理，實(shí)驗(yàn)配制了焦磷酸鹽-錫酸鹽體系的鍍液，分散出粒徑為50nm

2、左右的TiO2粉末分散液，并制備了平均粒徑在300nm的TiO2溶膠。通過方案優(yōu)化，制備了不同頻率、占空比及電流密度的Cu-Sn鍍層，以及納米TiO2粉末、溶膠強(qiáng)化的Cu-Sn-TiO2鍍層，并對(duì)不同工藝鍍層的性能做了對(duì)比分析。
　　實(shí)驗(yàn)應(yīng)用SEM、EDS和XRD對(duì)鍍層表面進(jìn)行微觀形貌和組織成分進(jìn)行分析，對(duì)于鍍層的顯微硬度和耐腐蝕性分別通過顯微硬度儀和電化學(xué)工作站進(jìn)行了測(cè)試，最后在銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定了鍍層的摩擦學(xué)性能，并且

3、通過SEM觀察鍍層的磨痕形貌，分析鍍層的磨損機(jī)理。
　　制備的復(fù)合鍍層表面光滑平整，無明顯缺陷。Cu-Sn鍍層中Cu的含量在94％左右，且內(nèi)部結(jié)晶程度較高，主要成分為Cu81Sn22、Cu40.5Sn11以及部分 Cu單質(zhì)；Cu-Sn-TiO2復(fù)合鍍層中的主要成分為Cu81Sn22、Cu10Sn3以及TiO2，且鍍層組織結(jié)構(gòu)趨于非晶化。
　　硬度的測(cè)試表明，Cu-Sn鍍層在5000Hz時(shí)有最高硬度448HV；納米TiO2粉末

4、分散液中微粒團(tuán)聚，鍍層硬度較低；TiO2溶膠粒子分散較均勻，復(fù)合鍍層的整體硬度值較高，最高可達(dá)487HV。鍍層占空比為70%、脈沖頻率為5000Hz時(shí)的鍍層有著相對(duì)最大的腐蝕電位和最小腐蝕電流；納米 TiO2的加入在一定程度上降低了復(fù)合鍍層整體的耐腐蝕性能，不過鍍液中粉末與溶膠分散液添加量分別為11.7mL/L、80mL/L時(shí)復(fù)合鍍層依舊可以獲得優(yōu)異的耐蝕性能。
　　Cu-Sn鍍層摩擦系數(shù)在正常工作下可保持在0.3以下，但耐磨性能