[发明专利]一种提高复合材料摩擦磨损性能的方法

说明书

本发明公开一种提高复合材料摩擦磨损性能的方法，属于金属材料加工技术领域；本发明所述方法制备过程简单，采用交流脉冲电沉积，铜片或不锈钢片为阴极，纯镍为阳极进行沉积；所用仪器是常见的恒温水浴锅，脉冲电源，磁力搅拌，超声波等，获得材料的摩擦磨损性能相比于纯镍材料有较大提高。

技术领域

本发明涉及一种提高复合材料摩擦磨损性能的方法，属于金属材料加工技术领域。

背景技术

在实际工程应用中，许多零部件通常在高速、高温、高压、重载等恶劣条件下工作，零件表面在长时间承受强烈的磨损和冲击载荷的作用下而导致失效。为了有效降低材料的磨损，延长其工作时间，减小工业生产成本和节约资源，需要对工件进行一定的处理来改善材料的耐磨损性能。碳纳米管是一种由石墨烯片层卷成的无缝、中空管体；它具有极高的强度，韧性和弹性模量，是一种理想的增强材料。碳纳米管增强金属基复合材料是近十几年发展起来的一类先进复合材料，在各个领域都具有良好应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高复合材料摩擦磨损性能的方法，该方法利用电沉积工艺，采用正反脉冲交替，以纯镍为阳极，铜片或不锈钢片为阴极进行电沉积；电沉积过程中利用磁力搅拌和超声波交替处理，形成了一层大晶粒一层小晶粒的层状结构；同时磁力搅拌的摩擦作用，超声波的空化作用使碳纳米管分散的更均匀；该方法在制备碳纳米管增强镍基复合材料的同时，使复合材料更加耐磨，具体包括以下步骤：

（1）对阴极和阳极进行预处理，备用；

（2）配制基础镀液，将碳纳米管按0.2~2g/L的比例加入到基础镀液中，备用；

（3）在电沉积过程中间歇性引入超声波：在施镀开始之前，将装有步骤（2）镀液、阴极和阳极的容器放入温度45℃~50℃的水浴锅中保温，使温度保持均匀，接通电源后，采用脉冲电流在阴极上进行沉积，整个施镀过程电流参数保持不变；调节好电流后，引入磁力搅拌施镀30~60min，关闭磁力搅拌，引入超声波施镀30~60min，重复上述过程6~12次后进行12h的磁力搅拌施镀，完成一个循环；整个施镀过程为4个循环，共计72~144h；

（4）步骤（3）所得样品清洗干净后吹干，去除阴极后得到具有层状结构的碳纳米管增强金属基复合材料。

本发明所述基础镀液为氨基磺酸盐体系镀镍液或者瓦特型镀镍液，其中，氨基磺酸盐体系镍镀液具体成分为：Ni（NH₂SO₃）₂·4H₂O 300~400g/L、NiCl₂·6H₂O 10~20g/L、H₃BO₃20~50g/L、C₁₂H₂₅OSO₂Na 0.5~1g/L、C₃₆H₇₀O₁₉ 0.2~0.5g/L，pH值为4~5。

本发明所述阴极为铜片或者不锈钢片等，施镀前对其表面进行打磨清洗及酸洗处理，其中铜片的厚度为0.25mm~0.30mm。

本发明所述阳极为纯镍，施镀前对其表面进行打磨及清洗处理，其中纯镍的纯度≥99.99%。

所述步骤（3）中阴极沉积镍过程脉冲电流的正向电流密度为1A/dm²，反向电流密度为0.5A/dm²，正向工作时间为100ms，反向工作时间为10ms，磁力搅拌速率为500~800r/min，超声功率为60~240W，超声波频率为20~60KHz。

本发明所用试剂均为分析纯，镀液采用去离子水配置。

本发明所述方案不仅限于氨基磺酸盐体系镀镍液，瓦特型镀镍液也适用，瓦特型镀镍液为常规配方。

本发明的有益效果为：