摘要
通过在喷射电沉积中添加纳米颗粒，与金属基共沉积可以形成显微硬度高、性能优良的复合镀层，然而纳米颗粒尺寸小、表面能高，颗粒间易相互吸引靠拢，从而降低自身表面能、产生团聚，形成团聚体的纳米颗粒不易沉积于复合镀层，且镀层表面质量较差。为解决上述团聚问题，需同时在复合镀液中添加与纳米颗粒匹配的分散剂，以达到抑制团聚、增强分散的目的。石墨烯纳米片层（GNSs）可以改变复合镀液中纳米颗粒的表面电荷分布，因而起到抑制颗粒团聚、增强分散的效果。目前，研究多侧重于添加纳米颗粒对喷射电沉积制备复合镀层的性能影响，而对添加分散剂后，抑制纳米颗粒团聚、充分发挥纳米颗粒提高复合镀层性能的研究较少。基于上述分析，本文选取石墨烯纳米片层作为新型分散剂，利用喷射电沉积制备Ni-P-WC-GNSs复合镀层，探究不同GNSs浓度、电流密度、扫描时间对Ni-P-WC-GNSs复合镀层的性能影响，主要研究内容如下： （1）基于喷射电沉积装置和工艺参数，提出了喷射电沉积制备复合镀层的工艺试验方案，制定了石墨烯纳米片层与复合镀液的表征流程，介绍了 SEM 扫描电子显微镜、X射线衍射仪、EDS能谱分析仪、数控线切割机床以及金相试样镶嵌机等性能检测仪器的基本原理和操作流程； （2）设计了GNSs浓度、电流密度和扫描时间的三因素三水平正交实验表，开展了喷射电沉积制备Ni-P-WC-GNSs复合镀层的工艺试验，探究了不同工艺参数对复合镀层表面形貌、截面形貌、镀层厚度、EDS元素组成与含量、XRD物相组成分析、元素渗透区的影响，阐明了沉积机理、石墨烯纳米片层分散机理以及元素渗透机理； （3）开展了基于显微硬度测试仪的复合镀层显微硬度测试，随机测量 5 组显微硬度值并取平均值作为该复合镀层平均显微硬度，研究了不同工艺参数对复合镀层显微硬度的影响；进行了基于材料表面综合性能测试仪的摩擦磨损测试，利用激光共聚焦显微镜、SEM扫描电镜获取了磨痕尺寸和表面形貌，探究了不同工艺参数对复合镀层耐磨性的影响； （4）开展了基于CS350电化学工作站的复合镀层电化学腐蚀试验，通过三电极体系的电化学测试方法对复合镀层进行动电位极化曲线测试、电化学阻抗测试，采用CorrTest软件分析了腐蚀电流密度（icorr）、腐蚀电位（Ecorr）和电荷转移电阻Rp，利用 SEM 扫描电镜获取了腐蚀后复合镀层表面形貌，探究了 GNSs 浓度、电流密度和扫描时间对复合镀层耐腐蚀性的影响。
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