择要：复合电堆积技巧是正在镀液中退出没有溶性微米或纳米固体粒子(如TiN、AlN、SiC以及Al_2O_3等),经过电堆积的形式,使固体粒子与基质金属离子独特堆积的一种办法。纳米复合镀层因为具备精良的光学非线性、磁性和机器功能(如高强度、高硬度以及精良的耐磨功能),近几年来成为宽泛钻研的热点。今朝,纳米复合镀层的钻研还处于探究阶段,纳米粒子以及基质金属晶粒的共堆积实践还没有欠缺;纳米复合镀层的制备工艺、纳米粒子正在镀液以及镀层中的平均扩散成绩和纳米粒子正在镀层中的作用机制等方面的钻研还显患上比拟单薄,重大制约着无关纳米复合镀层的进一步钻研以及使用。本论文以镍基TiN纳米复合镀层为钻研工具,采纳实践剖析与试验钻研相连系的办法,对超声-电堆积镍基TiN纳米复合镀层的制备工艺以及次要功能进行钻研,并行使BP神经网络对镍基TiN纳米复合镀层的粒子复合量以及显微硬度建设网络预测模子。

本论文从镍基TiN纳米复合镀层的制备机理动手,起首采纳超声-电堆积法制患上镍基TiN纳米复合镀层。钻研剖析了超声波功率、脉冲电流密度、脉冲占空比、TiN粒子悬浮量和外表活性剂对镍基TiN纳米复合镀层显微组织、显微硬度和镀层中TiN粒子复合量的影响。同时,行使正交实验法对超声-电堆积镍基TiN纳米复合镀层的工艺参数进行优化。试验后果标明,超声-电堆积的次要工艺参数对镍基TiN纳米复合镀层显微硬度以及TiN粒子复合量的影响主次程序为:纳米TiN粒子的悬浮量>超声功率>电流密度>占空比>外表活性剂浓度。采纳超声-电堆积办法制备镍基TiN纳米复合镀层的好工艺参数为:镀液温度50℃,pH=4.5,复合电堆积工夫50min,TiN粒子悬浮量8g/l,电流密度5A/dm~2,占空比40%,外表活性剂浓度100mg/l,超声功率200W。

其次,本论文起首简述了超声波正在介质中的作用机理。而后,钻研了没有同的搅拌形式对镍基TiN复合镀层外表描摹、显微组织构造、镀层中TiN粒子复合量和镀层磨损量的影响,讨论了超声波正在电堆积镍基TiN纳米复合镀层中的作用。并对镍基TiN纳米复合镀层进行表征。钻研后果标明,超声波正在电堆积镍基TiN复合镀层进程中,具备显著的搅拌扩散作用、强化促成作用和细化TiN粒子以及镍晶粒作用等。XRD剖析标明,正在机器搅拌-电堆积制患上的复合镀层中,镍晶粒以及TiN粒子的均匀粒径辨别为119.3nm以及56.7nm:而正在超声-电堆积制患上的复合镀层中,镍晶粒以及TiN粒子的均匀粒径辨别为74.6nm以及34.8nm。对镀层外表XPS剖析标明,正在镍基TiN纳米复合镀层外表存正在零价态的镍以及Ti元素。

AFM剖析标明,电堆积镍镀层的外表均方根毛糙度、平方毛糙度以及年夜高度毛糙度辨别为Rms=48.213nm、Ra=39.567nm以及Rmax=339.28nm;机器搅拌-电堆积镍基TiN纳米复合镀层的外表均方根毛糙度、平方毛糙度以及年夜高度毛糙度辨别为Rms=27.427nm、Ra=21.857nm以及Rmax=174.74nm;超声-电堆积镍基TiN纳米复合镀层的外表均方根毛糙度、平方毛糙度以及年夜高度毛糙度辨别为Rms=19.242nm、Ra=15.719nm以及Rmax=125.53nm。这阐明超声波对纳米粒子的搅拌扩散作用显著超越机器搅拌所能达到的猛烈水平。

为了钻研镍基TiN纳米复合镀层的次要功能,辨别采纳机器搅拌-电堆积法以及超声-电堆积法制患上镍基TiN纳米复合镀层以及镍镀层。行使显微维氏硬度计、涂层附出力划痕仪、侵蚀法、中性盐雾实验法(NSS)和磨损实验机对镍基TiN纳米复合镀层以及镍镀层的显微硬度、连系力、孔隙率、耐侵蚀功能以及耐磨功能等进行比照钻研剖析。正在此根底上,讨论了镍基TiN纳米复合镀层的耐侵蚀性以及耐磨性机理。钻研后果标明,镍基TiN纳米复合镀层不只具备较高的显微硬度、耐侵蚀以及耐磨损功能,还具备较低的孔隙率以及磨擦系数。其显微硬度约莫为镍镀层的2倍阁下;其孔隙率约为镍镀层的1/3阁下;其磨损量为镍镀层4倍阁下。但其连系力与镍镀层相差没有年夜,连系力都正在60～70N之间。耐侵蚀功能试验标明,试样的均匀侵蚀速度巨细顺次程序为:45钢>机器搅拌-电堆积镍镀层>超声-电堆积镍镀层>机器搅拌-电堆积镍基TiN纳米复合镀层>超声-电堆积镍基TiN纳米复合镀层。

初,行使BP神经网络对超声-电堆积制备镍基TiN纳米复合镀层的TiN粒子复合量以及显微硬度进行建模预测。预测后果标明,所建BP网络预测模子的预测偏差较小,年夜偏差为5.43%。阐明BP网络预测模子的拟合成果较好,精确率较高。本BP网络预测模子的建设,为实验数据的解决提供了一种新路子。