【摘 要】
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随着科技的进步与发展,人们对材料的耐磨性要求越来越高。碳纳米管作为新型碳材料,由于其具有优异的力学性能和特殊的管状结构,因此利用碳纳米管作为增强体制备各种具有耐磨
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随着科技的进步与发展,人们对材料的耐磨性要求越来越高。碳纳米管作为新型碳材料,由于其具有优异的力学性能和特殊的管状结构,因此利用碳纳米管作为增强体制备各种具有耐磨减摩性能的复合材料已成为研究热点。本文采用碳纳米管作为增强体,分别利用化学沉积和电沉积方法制备出镍基碳纳米管复合镀层,并对复合镀层的性能进行了研究。首先对碳纳米管进行酸氧化处理,结果发现,碳纳米管被有效的纯化、剪短和活化,其在水中的悬浮性也得到提升。通过研究不同表面活性剂对碳纳米管分散稳定性及所制备复合镀层性能的影响,发现添加适量阴离子表面活性剂能显著改善碳纳米管在镀液中的分散性,且所得到的复合镀层具有更加优异的性能。对碳纳米管复合镀层的微观形貌进行观察后发现,碳纳米管均匀地分布于镍基质镀层中,复合镀层表面平整,粗糙度较小,且镀层与基体结合良好。利用XRD分析了复合镀层退火前后的组织变化,发现随着退火温度的升高,Ni-P-CNT化学复合镀层逐渐由非晶态结构向晶态转变。同时由于Ni3P等硬质晶态相的产生,镀层的硬度和耐磨性都大幅度提高,但其耐蚀性却有所降低。而经过退火处理后的Ni/CNT复合镀层,其晶态结构并未发生改变,因而对其性能影响不大。通过向镀液中添加不同含量的碳纳米管,发现随着镀液中CNT含量的提高,复合镀层中CNT含量、复合镀层的硬度及耐蚀性也随之提高。同时碳纳米管浓度的增加也有利于提高镀速,但却导致复合镀层粗糙度增加。当CNT浓度超过一定程度时,复合镀层的性能会有所降低。研究了几种不同镀层的摩擦磨损性能。结果发现,由于碳纳米管的复合共沉积,所得到的碳纳米管复合镀层其磨损率和摩擦系数都明显降低,且其磨损痕迹也更为平滑。这说明碳纳米管在磨损的过程中起到了良好的耐磨减摩和自润滑作用,大大提高了复合镀层的耐磨性能。
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