【摘 要】
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纳米颗粒复合镀层因其相对于纯金属镀层的优异性能而被广泛用做摩擦件、内燃机和铸造模块的保护层。电沉积是一种有效和低成本的制备纳米颗粒复合镀层的方法,但由于纳米颗粒的电化学活性高,其表面存在着大量的不饱和键,在镀液中纳米颗粒容易发生团聚,导致复合镀层中纳米颗粒分布不均匀,从而导致纳米颗粒复合镀层硬度分布不均匀,与基体附着力较低等问题。本文提出旋转磁场辅助电沉积法制备纳米颗粒复合镀层,利用磁场对镀液中带
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纳米颗粒复合镀层因其相对于纯金属镀层的优异性能而被广泛用做摩擦件、内燃机和铸造模块的保护层。电沉积是一种有效和低成本的制备纳米颗粒复合镀层的方法,但由于纳米颗粒的电化学活性高,其表面存在着大量的不饱和键,在镀液中纳米颗粒容易发生团聚,导致复合镀层中纳米颗粒分布不均匀,从而导致纳米颗粒复合镀层硬度分布不均匀,与基体附着力较低等问题。本文提出旋转磁场辅助电沉积法制备纳米颗粒复合镀层,利用磁场对镀液中带电粒子产生的磁流体动力效应（Magneto-Hydro-Dynamical,即MHD效应）和磁力梯度力的吸引,以及磁场旋转导致的阴极表面磁场强度和方向不断变化和转换,使得颗粒分散均匀,制备的镀层具有表面形貌好,颗粒分布均匀,微观硬度高,与基体之间的结合力好,耐腐蚀性好等优点。对该方法进行了系统深入的理论与试验研究,取得了如下研究成果:（1）试验研究了电沉积时间、旋转磁铁数量、镀液搅拌速度、磁铁磁场强度、磁场旋转速度、镀液温度、阴极电流密度等参数对复合镀层的硬度、基体与镀层的结合力、厚度等的影响规律,得到了制备复合镀层的最佳工艺参数。（2）研究了旋转磁场和碳化硅浓度对Ni-SiC复合镀层的微观形貌、纳米颗粒含量、镀层厚度、显微硬度、耐腐蚀性以及与基体的结合力等的影响,在SiC浓度为1g/L、旋转磁场（旋转磁铁数量4,镀液搅拌速度200rpm,磁铁磁场强度0.3T,磁场旋转速度150RPM,镀液温度50℃,阴极电流密度10A/dm~2）时得到了较好的Ni-SiC复合镀层,揭示了磁场和碳化硅颗粒在复合镀层制备过程中的作用机理。（3）根据电沉积动力学方程构建出了旋转磁场辅助电沉积过程中Ni-SiC复合沉积的动力学方程,建立了Ni-SiC复合沉积的数值仿真物理模型,研究得到了沉积过程中阴极表面磁场分布、阴极电流密度、镀层形状等变化规律。综合仿真与实验结果,建立了Ni-SiC磁场辅助电沉积模型。
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