【摘 要】
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本文研究石墨烯镍基复合镀层的摩擦学性能,探讨石墨烯层数,氧含量以及电镀过程中石墨烯添加量对摩擦磨损的影响.采用化学氧化还原法制备石墨烯.用SEM和TEM观察石墨烯形貌;用XRD,红外,拉曼,XPS分析石墨烯(及其中间产物)的物相和成分等性质.对比不同还原温度,还原时间,添加还原剂量对石墨烯氧含量的影响,获得石墨烯制备的最佳方法和工艺参数.采用双脉冲复合电沉积技术,在不同石墨烯添加量下在45＃钢基体
【机 构】
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南京理工大学材料科学与工程学院,江苏南京210094
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本文研究石墨烯镍基复合镀层的摩擦学性能,探讨石墨烯层数,氧含量以及电镀过程中石墨烯添加量对摩擦磨损的影响.采用化学氧化还原法制备石墨烯.用SEM和TEM观察石墨烯形貌;用XRD,红外,拉曼,XPS分析石墨烯(及其中间产物)的物相和成分等性质.对比不同还原温度,还原时间,添加还原剂量对石墨烯氧含量的影响,获得石墨烯制备的最佳方法和工艺参数.采用双脉冲复合电沉积技术,在不同石墨烯添加量下在45＃钢基体表面制备石墨烯镍基复合镀层.用显微硬度计和划痕仪分析复合镀层的力学性能;用光学金相显微镜、扫描电镜观察镀层表面及截面形貌;用X射线衍射仪和能谱仪(EDS)对镀层进行物相和成分分析.将复合镀层与GCr15销配副在干摩擦条件下在不同摩擦条件下测试镀层的摩擦学性能,并采用扫描电镜和能谱仪(EDS)对磨痕的形貌和成分进行分析.实验表明:通过改变还原程度得到不同氧含量的石墨烯,电镀后得到的镀片经过测试表明氧含量较低的石墨烯的镍基复合镀层的摩擦学性能最好.通过不同层数的石墨烯进行电镀以及测试后可知:单层石墨烯镍基复合镀层的摩擦学性能最好.石墨烯/镍基复合镀层的厚度约为20-30μm,复合镀层中的石墨烯含量随着镀液中石墨烯添加量的增加而增加.摩擦系数比纯Cr镀层降低20-30％,磨损率大致在相同量级.摩擦系数比45#钢基体略有下降,磨损率在各个实验条件下比基体降低50％以上.石墨烯作为纳米润滑剂能在润滑油中较为稳定的分散,能够明显降低摩擦配副的摩擦系数.添加石墨烯可以降低复合镀层平均晶粒尺寸,复合涂层硬度较基体和纯Ni镀层有较大幅度提高,复合镀层同时兼有降低摩擦系数和降低磨损率的作用.
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