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同步环作为汽车变速箱中的重要部件之一,其表面需要具有高耐磨性以及高摩擦系数。本文针对同步环材料TL084铜合金耐磨性较差,摩擦系数较低的问题,通过化学复合镀的方法,在铜合金表面制备了Ni-P、Ni-P-TiN及Ni-P-TiN-Re化学复合镀层,提高其耐磨性和摩擦系数。并探究了TiN微粒、Re元素及热处理温度对Ni-P基化学镀层的影响。采用XRD、SEM、TEM、EDS、DSC等测试方法对镀层的相结构、表面及截面形貌、元素组成以及晶化温度进行分析,并测试了镀层的表面显微硬度和摩擦学性能。研究结果表明未经热处理的各化学镀层均为非晶态结构,TiN微粒未影响镀层中Ni、P元素含量,Ni-P、Ni-P-TiN镀层中P元素含量都在12wt.%左右,属于高P镀层。而Ni-P-TiN-Re镀层中的P元素含量随着Re元素的增加而降低。化学镀层经过热处理后发生晶化转变,在高温下(600℃)稳定的相组成均为Ni和Ni3P相。Ni-P、Ni-P-TiN镀层晶化温度相同,但添加Re元素后,Ni-P-TiN-Re镀层稳定性提高,晶化温度升高。在400℃热处理1h后,Ni-P、Ni-P-TiN镀层由Ni、Ni3P纳米晶粒构成,Ni-P-TiN-Re镀层则由纳米晶区域和非晶区域组成。显微硬度测试结果表明,未经热处理的Ni-P-TiN和Ni-P-TiN-Re镀层硬度均比Ni-P镀层高,硬度随着镀层中TiN微粒和Re元素含量增加而提高。各化学镀层的硬度都随着热处理温度的升高先增加后降低。Ni-P、Ni-P-TiN镀层在400℃下硬度最高,均在HV0.11100左右。Ni-P-TiN-Re镀层则在更高温度下硬度达到最大值,最大值硬度也有所提高。摩擦学性能测试结果表明,TiN微粒含量较少时,Ni-P-TiN镀层的耐磨性有所提高,摩擦系数在0.4-0.5之间,远高于原始铜合金基体摩擦系数0.08。而Ni-P-TiN-Re镀层均有较佳的耐磨性能,但摩擦系数有所降低,在0.15-0.28之间,磨损机制以氧化磨损为主。经过不同温度热处理后各类型镀层耐磨性能都增强,镀层摩擦系数和硬度有一定关系,一般镀层硬度越高,摩擦系数也较高。8g/L TiN及2g/L NH4Re O4浓度的Ni-P-TiN-Re镀层各个温度下的镀层磨损率都比较低,磨痕较窄,其中400℃热处理1h后磨损率最低为1.14×10-8g/(N·r),较原始铜合金基体磨损率下降了约84.8%,磨损机制为氧化磨损伴随轻微的粘着磨损。