论文部分内容阅读
金属Cr镀层由于其耐磨损、耐腐蚀、硬度高,从而备受人们青睐。但电沉积Cr过程中存在的Cr6+对环境污染严重,使得其应用受到限制。因此,寻找一种可替代金属Cr且各性能优异的合金镀层得到了业界广泛关注。在此背景下,本文以超声场电沉积Co基合金及其工艺优化为研究主题,以期制备出新型“替代Cr镀层”。主要工作有:首先,分别在不同条件下电沉积制备Co-Ni和Co-W两种合金镀层,并通过SEM和XRD分析合金镀层的表面形貌、元素组成和相结构;而后,测量镀层的表面硬度,并通过测试合金镀层的极化曲线及交流阻抗表征样品的耐蚀性;最后,在电沉积工艺参数和合金镀层性能之间建立BP神经网络模型,以预测不同工艺参数下所制备的合金镀层的性能以及在指定性能指标下对应的电沉积工艺参数。主要研究结论分为以下4部分:(1)对比静态和超声场辅助下电沉积Co-Ni合金镀层的影响。结果表明:①Co-Ni合金镀层的Co含量和晶粒尺寸随沉积电流密度的升高而降低,超声场辅助电沉积促进Co-Ni合金镀层中Co含量和晶粒尺寸的进一步降低。②相比静态作用下Co-Ni合金镀层表面出现的裂痕及凸起,超声场辅助下合金镀层表面更加平整。③超声场有助于提高合金的硬度及耐蚀性。(2)超声场频率对电沉积Co-Ni合金镀层的影响。结果表明:①随超声场频率的增加合金镀层中Ni含量及晶粒尺寸随之降低。②合金镀层的硬度随频率的增大而增大,但当频率达到120kHz时,即晶粒尺寸最小时,合金镀层的硬度反而出现了下降的情况。③合金镀层的耐蚀性与超声场频率并非简单的正、负相关关系。最终在频率为55kHz的条件下获得耐蚀性最优的合金镀层。(3)超声场功率对电沉积Co-W合金镀层的影响。结果表明:①随着超声场功率的升高,合金镀层中W含量随之增加,镀层中晶粒不断细化。②超声场功率为130W时,Co-W合金镀层的硬度最大。③超声场功率为100W时,合金镀层在3.5wt.%NaCl溶液中的耐蚀性最强。(4) BP神经网络模型预测。在电沉积工艺参数与合金镀层的性能之间建立单层BP神经网络模型,将不同电流密度及超声场频率下制备的不同硬度及不同Ni含量的合金镀层作为参考样本,训练并确定网络中权值及阈值。以该模型作为蓝本以期预测不同工艺参数下合金镀层的性能以及指定性能下对应的电沉积工艺参数。