报废。电刷镀主要应用是提高零件表面的防腐性恢复磨损零件的尺寸精度与几何精度填补零件表面的划伤沟槽或压坑强化零件表面减小零件表面的摩擦系数等。尤其近年来发展起来的纳米电刷镀技术,是我国学者将传统电刷镀技术与纳米材料技术相结合的创新性研究成果,通过在电刷镀液中添加纳米颗粒或纳米纤维,以进步提高涂层性能的电刷镀技术。在快速镍镀层中分别添加聚合物稀土纳米颗粒,型呋喃树脂,纳米复合刷镀层比传统快镍刷镀层具有更高的耐蚀性能显微硬度耐磨性能及抗接触疲劳性能,可以强化和提高被刷镀零件表面的性能,延长其使用寿命,纳米复合电刷镀技术可用于装备贵重零部件及服役苛刻条件下零部件的高性能修复与再制造。采用电刷镀技术在碳钢基材上制备了含纳米和的镍基复合镀层,耐磨性比镍镀层提高了倍,耐蚀性防蚀性也较好。目前,将纳米电刷镀技术运用于实际中,已经成功地修复了多种机械设备零部件,延长设备的使用寿命,并取得了可观的经济效益。为了使电刷镀制备的镀层的性能有更进步的增强,不断符合高能装备零部件使用的标准,相应发展了各种电镀技术。最近几年,纳米电刷镀技术的研究取得了较大的进展,已制备出多种纳米结构镀层。研究的内容主要包括纳米颗粒的前处理复合镀液的配制复合镀层制备和复合镀层的性能及其应用等。大力开发电刷镀技术,高度契合了国家构建循环经济的战略需求,不仅有利于形成新的经济增长点,而且有利于建设资源节约型和环境友好型社会,是实现循环经济节能减排和可持续发展的主要途径之,具有巨大的经济效益和社会效益。第章绪论纳米材料在电刷镀技术中的应用纳米材料的基本特征纳米材料是指微粒在空间的个维度上至少有个维度的尺寸在到纳米之间,或种材料由这些在到纳米范围内的颗粒构成,我们也称这种材料为纳米材料。纳米颗粒也叫超微颗粒,其大小相当于到个原子排列起来,其结构大小居于原子簇和宏观物体的过渡范围,用宏观和微观的角度来看,这样的体系既不是微观系统,也不是宏观系统,它是种介观系统。由于其尺寸结构,使得它具有些特殊性,如小尺寸效应表面效应和量子隧道效应。当人们把宏观物体细分成纳米微粒后,它将展现出独特的性能。当颗粒尺寸小到定的尺寸范围,就应该用量子力学的观点对其行为进行描述,当粉末颗粒尺寸由降至时,其维长度虽然只变成原来的倍,但换算成维将有之巨大,所以在粒子行为上将产生巨大的差异。纳米粒子不同于普通微小粒子的原因是在其表面积相对较大,表面分布着阶梯状结构,此结构代表具有高表面能的不安定原子。不安定原子极易与外部原子粘附,同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。由于纳米材料微粒数目庞大,使得其整个表面积之和变得非常大,从而处于使粒子界面上的原子比例也变得非常高,通常可达到总原子数的半左右。因此,纳米材料常会具有奇特的光电磁热力和化学等方面的性质,和宏观材料显得与众不同。纳米材料的研究历史纳米材料在我国古代已经产生,根据考古学家和科学家研究发现,距今千年字画之所以能不褪色,其原因就是所用的墨迹为纳米级材料构成。还发现我国古代所用的铜镜表面涂的氧化锡防护漆料也是纳米级材料。只是当时的科技发展水平还能难观察到这些微小粒子,所以人们还没对其进行深入的研究。纳米科技可以说是从诺贝尔奖获得者理查德费曼,在年所作的在底部还有很大空间演讲开始的。提在演讲中提出个物体可以从单个分子或者原子个个组装起来,从而完成对该物体的设计要求,他设想从物理学的角度由原子个个排列组装起来成为物体的技术并不是不能实现的。并且预言当有天我们有技术能够控制细小尺寸的物体时,我们将获得更广阔的物性来源。第章绪论发明了气体泠凝方法制备纳米微粒,并成功的制备了铁的纳米粉末。而后,美国德国和日本科学家相继研制了多种纳米材料粉末以及烧结块体材料,纳米材料开始了快速发展的时代。近些年纳米材料的研究在不断拓宽到各个科学领域,包括机械材料物理化学医学等等跟我们生活日益相关,目前,这些领域都有较好的发展。纳米材料在镀层中的沉积机理纳米材料在电刷镀工艺中主要作为镀液的添加复合型材料,目前虽然电刷镀技术不断的进步,但大部分人把研究重点放到了,电刷镀工艺添加成分和设备治具上面,而对于添加复合纳米材料的沉积机理研究的甚少,所谓的沉积机理就是纳米颗粒如何均匀的分散到镀液中,并成功的伴随着镀液中金属离子沉淀到镀件表面形成镀层。起初,人们在研究复合电刷镀技术的过程中发现,粒子在阴极沉积的共析量与阴极的电流密度存在定关系,为了探究这种关系人们对得出的沉积机理提出了各种模型,如模型模型运动轨迹模型完全沉降模型扩散控制模型等其中以运动轨迹模型和模型尤为具有代表意义,这些模型大体可分为电化学机理力学机理和粒子吸附机理。这些模型围绕的主要问题有个纳米粒子如何移动到阴极纳米粒子如何粘附于阴极表面纳米粒子如何镶嵌到阴极基质金属中。最终人们总结出的结论是搅拌和阴极的形状决定纳米粒子的移动,阴极和纳米粒子本身的特性决定纳米颗粒在阴极表面的粘附行为,微粒嵌入阴极表面由纳米颗粒的附着力,纳米颗粒附着阴极表面的时间以及镀液成分均有关系。虽然部分模型给出了相应的计算公式,但目前的模型并没有设计足够的控制因素,所以我们仍然需要不断的对于复合镀层的沉积机理进行研究。本论文的研究目的和主要内容目前,对于纳米复合镀层的研究并不多,而纳米复合镀层具有良好的耐磨损耐腐蚀性能,研究其制备方法和优化制备参数对于表面修复再制造领域具有很大的意义。本文采用电刷镀技术制备纯镍镀层和复合镀层,并对镀层表面微观结构耐腐蚀摩擦磨损性能进行表征分析。主要内容有第章绪论了解纳米电刷镀制备纳米复合镀层的技术工艺和实验设计。对表面预处理分散方法电压温度值等电刷镀工艺及实验参数的分析。电刷镀技术原理电刷镀技术与电镀技术在技术原理上基本相同,主要区别在设备和工艺上,其技术原理还是电化学氧化还原反应过程,电刷镀的原理如图。电刷镀技术采用的供应电源为特制的直流电源,其正极连接镀笔作为电刷镀的阳极,其负极连接工件作为电刷镀的阴极,镀笔通常采用石墨材料,外面包裹上棉花和涤棉套,采用石墨作阳极的原因,是金属阳极在发生氧化还原反应的时候易损失,石墨不会。刷镀时将镀笔浸满镀液,并施以加定压力使得在镀笔与在工件表面产生相对运动。在电场力的作用下镀液中的金属离子从镀液慢慢扩散到工件表面,并在工件表面发生氧化还原反应,金属离子被还原成原子,在工件表面沉积结晶,形成镀层。随着电刷镀时间的增加,镀层逐渐增厚,通过监控电源电量及来控制镀层厚度。图电刷镀原理图以下为电刷镀过程中金属离子在阴极发生的电结晶的步骤镀液中金属离子向阴极表面或附近移动。与阴极的交换电子,金属离子放电被还原成金属原子。第章绪论原子在晶格中排列,晶核生长成金属原子。镀液中金属离子被还原后,会在镀层晶体表面发生不规则的热运动,在此过程中由于被还原的原子不断增多,原子之间聚集形成晶核,在阴极表面不断沉积。原子的聚集是使得晶核尺寸增大,当其大于临界值时,就会形成晶粒。随着刷镀过程的持续进行,晶粒之间相互连接成片形成镀层。电刷镀技术特点电刷镀技术衍生于普通电镀技术,其本身工作原理相近,都是在镀层表面发生氧化还原反应,形成人们所需要的具有各种特性的镀层。但刷镀和普通电镀技术在工艺设备及流程细节之处还是有所不同,电刷镀技术根据有优势,具体体现在如下工艺上的特点由于镀液是通过循环管不断浇灌在工件表面,使得离子会及时供应在工件表面,离子沉积速度也会大大增加。由于刷镀是在镀笔和工件相互运动处,发生氧化还原反应的,所以我们可以通过控制镀笔的位置来控制镀层形成位置,而且方便观察镀层表面生产情况,控制镀层厚度。工件和镀笔的相对运动以及镀笔对工件表面施加的压力,限制了晶粒的排列和成长,所以会形成的晶粒细化和高密度位错表面强化的镀层,对镀层表面性能起到强化作用。电刷镀设备特点设备装置简单,电刷镀技术所用装备要比普通电镀用到的设备精巧很多,电刷镀只用到专用直流电源镀笔转台等体积较小器件,而普通电镀,所需要的镀槽就十分庞大,所以电刷镀技术更适于现场使用和野外抢修。主要采用高纯细石墨作为阳极,镀笔可以根据需要制成各种形状,以适应工件的表面形状。电刷镀技术多数为局部刷镀,所以设备用电量用水量相对较少。电刷镀镀液特点般情况下都是采用金属有机络合物水溶液作为电刷镀镀液,由于络合物具有良好的稳定性和水中溶解度大的性质,所以电刷镀镀液中的金属离子浓度第章绪论将远远高于槽镀镀液。大多数镀液呈近中性,无毒,弱腐蚀性,便于配置携带操作存储。般不会对人体造成伤害,保障了操作安全。电刷镀纳米复合镀层及其磨损腐蚀性能研究。表面清理采用化学方法弱酸丙酮蒸馏水清洗对整修后的镀件表面进行除油除锈处理。若镀件表面的油污较多,可先用汽油丙酮等有机溶剂对其进行初步清理除油,再用化学脱脂液处理残留的油污,然后用蒸馏水将试件表面冲洗干净。如果镀件表面有明显的锈蚀物,可先用钢刷或砂纸打磨光亮,除去锈蚀物。电净处理电净是用电化学方法对试件表面进步除油污。电净过程就是金属材料表面的脱脂过程,对任何导电基体都可采取相同的脱脂溶液,只是不同的基体金属要求的电压和反应时间不相同。电净处理通常采用正向电流镀件接负极,对于部分有色金属,采用反向电流镀件接正极。电净处理后的表面应无任何油渍,不能聚成水滴。活化处理活化处理用以除去镀件电净后表面的氧化膜疏松的表面组织以及锈迹等,对试件表面进行轻微腐蚀而呈现出基体金属的致密组织,保证金属离子能在纯净的基体表面上还原并与基体紧密结合,使镀层更好地吸附在基体表面。进行活化操作时,通常是采用反向电流的镀笔接负