【摘 要】
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Ni-Mn合金镀层具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,因而得到广泛的关注和研究。纳米β-SiC颗粒属于立方晶系,具有良好的抗蠕变、抗断裂性能,并且具有极高的硬度和化学稳定性,将纳米β-SiC颗粒置于酸性Ni-Mn镀液中,通过喷射电沉积法制备Ni-Mn-SiC纳米复合镀层,能有效提升Ni-Mn合金镀层的显微硬度、耐磨损性能和耐腐蚀性能,将其应用于零件的强化和修复当中,能有效强化零件的使用性能,并大幅延长
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Ni-Mn合金镀层具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,因而得到广泛的关注和研究。纳米β-SiC颗粒属于立方晶系,具有良好的抗蠕变、抗断裂性能,并且具有极高的硬度和化学稳定性,将纳米β-SiC颗粒置于酸性Ni-Mn镀液中,通过喷射电沉积法制备Ni-Mn-SiC纳米复合镀层,能有效提升Ni-Mn合金镀层的显微硬度、耐磨损性能和耐腐蚀性能,将其应用于零件的强化和修复当中,能有效强化零件的使用性能,并大幅延长其使用寿命。本文利用喷射电沉积设备制备Ni-Mn-SiC纳米复合镀层,检测复合镀层的显微硬度、表面粗糙度、耐磨损性能、耐腐蚀性能等,研究电压、脉冲频率、占空比和进给速度等工艺参数对镀层性能的影响规律,以期获得最佳Ni-Mn-SiC纳米复合镀层。具体研究的内容如下:（1）介绍了喷射电沉积和纳米复合电沉积的基础理论,并在此基础上探究柠檬酸三钠、糖精、β-SiC颗粒的浓度对镀层表面形貌、截面形貌、沉积速率、元素组成、晶相结构、显微硬度和耐磨损性能的影响,最终确定其最佳浓度分别为柠檬酸三钠:40g/L、糖精:1g/L、β-SiC:4g/L。（2）利用试验数据分析软件JMP进行了试验设计和数据分析,研究了喷射电沉积过程中电压、脉冲频率、占空比和进给速度对于复合镀层表面粗糙度、显微硬度和耐磨损性能的影响,并得到最优工艺参数组合:电压为4.2V、脉冲频率为3.2kHz、脉冲占空比为64%、进给速度为135mm/s,预测模型显示在该条件下镀层表面粗糙度为0.484μm,显微硬度为615.5HV0.05,磨痕宽度为418.1μm。（3）对最优条件下制备的Ni-Mn-SiC复合镀层进行表征分析,复合镀层的表面粗糙度均值为0.494μm,表面平均显微硬度为618.3HV0.05,磨痕宽度平均值为424.6μm,与模型预测值相比较,表面粗糙度、平均显微硬度和磨痕宽度的误差分别为2.1%、0.5%和1.4%,与模型预测值相近,表明各预测模型准确度较高。（4）对45钢试样基体、Ni-Mn合金镀层、Ni-Mn-SiC复合镀层的多种性能进行对比分析:发现Ni-Mn-SiC复合镀层的结合强度与Ni-Mn合金镀层分别为52.3N和48.8N。显微硬度测试表明,Ni-Mn-SiC复合镀层、Ni-Mn合金镀层相对45钢试样分别提升117%和63%,同时耐磨损性能随之提升。在耐腐蚀测试中,Ni-Mn-SiC复合镀层和Ni-Mn合金镀层相对45钢试样的腐蚀速率分别降低了190.8%和51.4%,并提升了 395.0%和170.7%的电荷转移电阻。结果表明,Ni-Mn合金镀层和Ni-Mn-SiC复合镀层均能有效强化45钢的力学性能和耐腐蚀性能,其中Ni-Mn-SiC复合镀层的性能最为优秀。
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