纳米金刚石粒径对Ni-P化学复合镀层耐磨性和耐腐蚀性的影响

向春彦; 张凤林; 王健; 汤宏群

doi:10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0003

纳米金刚石粒径对Ni-P化学复合镀层耐磨性和耐腐蚀性的影响

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0003

1. 广东工业大学机电工程学院, 广州 510006;
2. 广西大学, 广西有色金属和特色材料加工重点实验室, 南宁 530004

基金项目:

广东省珠江本土创新团队项目(2017BT01C169)。

广西自然科学基金(2018GXNSFAA281258)

国家自然科学基金(51965005)

详细信息

作者简介:
向春彦,女,1997年生,硕士研究生。主要研究方向：超硬材料及其研磨抛光加工。E-mail：917274883@qq.com

通讯作者:
张凤林,男,1972年生,博士、教授。主要研究方向：难加工材料的磨削加工以及超硬材料制品。E-mail:zhangfl@gdut.edu.cn

中图分类号: TQ153;TQ164
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出版历程
- 修回日期: 2021-08-08
- 刊出日期: 2021-10-28

Effect of particle size of nano-diamond on wear and corrosion resistance of electroless Ni-P composite coatings

1. School of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China;
2. Guangxi Key Laboratory of Processing for Nonferrous Metallic and Featured Materials, Guangxi University, Nanning 530004, China

摘要

摘要: 为提高化学镀镀层的耐磨性和耐腐蚀性，采用化学镀制备含不同粒径的纳米金刚石Ni-P-D复合镀层，通过SEM、XRD、摩擦磨损试验、磨粒磨损试验和电化学试验，探究纳米金刚石粒径对Ni-P镀层微观形貌、力学性能、摩擦磨损性能、磨粒磨损性能和耐腐蚀性能的影响。经化学复合镀可以得到与基体结合良好，厚度约为30 μm，含纳米金刚石的Ni-P-D复合镀层；含50 nm 金刚石的Ni-P-D复合镀层的硬度最高，抗摩擦磨损和磨粒磨损性能最好；随着纳米金刚石粒径减小，Ni-P-D复合镀层的摩擦系数和抗腐蚀能力提高，含5 nm金刚石的Ni-P-D复合镀层的摩擦系数最小，抗腐蚀能力最强。
- 化学复合镀 /
- 纳米金刚石 /
- Ni-P-D复合镀层 /
- 耐磨性 /
- 耐腐蚀性
Abstract: To improve the wear resistance and corrosion resistance of coatings, the Ni-P-D composite coatings which contained various size of nano-diamond particles were prepared by electroless plating.The effects of nano-diamond size on microstructure, mechanical properties, friction characteristics, abrasive wear performance and corrosion resistance of Ni-P coatings were investigated by SEM, XRD, tribological and abrasive wear testing as well as electrochemical experiment.It is discovered that the Ni-P-D composite coatings containing nano-diamond particles with thickness of about 30 μm and well bonding to the steel substrate could be obtained.Ni-P-D composite coating containing 50 nm diamond particles has the highest hardness, the best friction wear resistance and abrasive wear resistance.With the decrease of nano-diamond particle's size, the coefficient of friction decreases, and the corrosion resistance of Ni-P-D composite coating increases.Ni-P-D composite coating containing 5 nm diamond particles has the lowest coefficient of friction and strongest corrosion resistance.
- electroless composite plating /
- nano-diamond /
- Ni-P-D composite coatings /
- wear resistance /
- corrosion resistance

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图 1 磨粒磨损试验原理

Figure 1. Schematic illustration of abrasive wear tester

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图 2 Ni-P b Ni-P-D 5nm c Ni-P-D 50nm d Ni-P-D 100nm 图2 不同镀层的截面形貌Fig.2SEMimagesofthecrosssectionofdifferentcoatings

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图 3 Ni-P b Ni-P-D 5nm c Ni-P-D 50nm d Ni-P-D 100nm 图3 不同镀层的表面形貌Fig.3SEMimagesofsurfacemorphologyofdifferentcoatings

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图 4 不同镀层的XRD衍射图谱

Figure 4. XRD patterns of different coatings

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图 5 含不同粒径纳米金刚石镀层的硬度

Figure 5. Dependence of hardness of the coatings on the size of nano-diamond

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图 6 不同镀层摩擦系数变化曲线

Figure 6. Coefficient of friction curve of different coatings

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图 7 Ni-P b Ni-P-D 5nm c Ni-P-D 50nm d Ni-P-D 100nm 图7 不同镀层磨痕微观形貌Fig.7SEMimagesofsurfacemorphologyofwornscarsfordifferentcoatings

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图 8 Ni-P b Ni-P-D 5nm c Ni-P-D 50nm d Ni-P-D 100nm 图8 不同镀层磨粒磨损表面微观形貌Fig.8SEMimagesofsurfacemorphologyofabrasivewearfordifferentcoatings

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图 9 不同镀层磨粒磨损量

Figure 9. Abrasive wear weight loss of different coatings

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图 10 不同镀层极化曲线

Figure 10. Polarization curves of different coatings

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图 11 不同镀层的Nyquist图

Figure 11. Nyquist chart of different coatings

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表 1 Ni-P镀液配方

Table 1. Formula of the Ni-P plating solution

表 2 镀层电化学极化参数

Table 2. Electrochemical polarization parameters of different coatings