碳纤维表面化学镀铜工艺优化及摩擦性能研究

研究了碳纤维表面预处理和化学镀铜工艺,采用正交设计方法对碳纤维镀铜工艺进行优化,并对制备的镀铜碳纤维进行SEM和XRD微观表征.在镀铜碳纤维中加入PTFE制备固体润滑复合材料,并进行摩擦磨损实验.实验结果表明:碳纤维表面有C= =O及C-O-C等极性基团,能与铜产生较好的机械结合力;经过解胶、还原等表面处理后,碳纤维表面形成凹槽和微孔,便于化学镀时铜附着在其表面;化学镀后铜与碳纤维结合紧密,碳纤维表面镀层光亮、均匀致密、具有较好的结合力;采用化学镀原料配比CuSO4·5H2O 15 g/L,EDTA 25 g/L,NaOH 16 g/L制得的镀铜碳纤维,其镀铜量居中,加入PTFE所制得的固体润滑材料摩擦因数和磨损量较低,且摩擦因数有下降的趋势.     

天然鳞片石墨粉的化学镀铜工艺

为提高天然鳞片石墨镀铜效果,首先对天然鳞片石墨粉进行预处理,然后在其表面进行化学镀铜;研究了镀液温度、主盐浓度、还原剂加入量及装载量等因素对化学镀铜的影响,在此基础上获得了最佳工艺参数,最后对镀铜石墨粉进行钝化;对镀铜石墨粉进行了表征。结果表明:最佳化学镀铜工艺参数为镀液温度50.0℃,镀液中硫酸铜质量浓度20.0 g·L~(-1),甲醛加入量25.0mL·L~(-1),装载量为5.0～6.0 g·L~(-1);在此条件下,镀液稳定性好,且镀速较快,能够在石墨表面较为完整地镀覆一层金属铜,得到的镀铜石墨粉色泽光亮;苯并三氮唑(BTA)酒精溶液的钝化效果良好,可以有效防止新生铜的氧化。     

SLA原型表面化学镀铜工艺及镀层分析

通过分析和试验确定了SLA原型表面化学镀铜工艺,包括预处理过程、化学镀铜工艺和钝化处理.对镀铜层的性能(外观、组织、结合强度、硬度、尖角窄槽镀覆能力等)进行了分析.试验结果表明,所开发的SLA原型表面化学镀铜工艺稳定、镀层质量良好.     

无铅铜基石墨复合材料性能研究

以化学镀方法制备的镀镍石墨粉取代铜基轴承材料中的铅,采用粉末冶金方法制备无铅铜基石墨复合材料,考察铜基石墨复合材料的界面结合、力学性能及其摩擦磨损特性。结果表明:化学镀方法在石墨表面形成的镀镍层能改善铜与石墨之间的界面结合,提高铜基石墨复合材料的力学性能;2%镀镍石墨无铅铜基复合材料的减摩、抗黏着性能及承载能力都优于典型铜铅材料。     

旋转通道径角挤压工艺制备UFG铝合金润滑条件研究

为研究一种适合旋转通道径角挤压工艺制备铝合金块体超细晶材料的润滑剂,将不同质量分数的石墨和二硫化钼固体润滑剂添加到锂基抗极压润滑脂中,以模具材料H13钢和铝合金2024、7075为对磨材料,在往复运动实验平台上进行中高接触应力面面接触摩擦实验,研究不同润滑脂的减摩抗磨性能。结果表明:在抗极压润滑脂中增加固体润滑剂能提高大塑性变形过程中的减摩抗磨能力,改善摩擦磨损形式,其中未加入润滑剂时主要以咬合黏着磨损、磨粒磨损为主,加入固体润滑剂后以轻微黏着磨损为主;与二硫化钼相比,石墨的六边形层状结构能够起到更好的支撑作用,在铝合金挤压成形过程中表现出更优异的减摩抗磨性能;石墨固体润滑剂的添加量与对磨材料的摩擦磨损机制有关,其适宜的添加量为10%～20%,其中材质较软的铝合金2024与H13对磨时以黏着磨损为主,需要添加更多的石墨去填补黏着磨损形成的犁沟,而铝合金7075与H13对磨时以边界摩擦为主,石墨添加量相对较少。     

不同离子液体润滑条件下BCN薄膜摩擦学性能研究

利用中频磁控溅射技术,分别溅射硼靶和石墨靶,在单晶硅衬底上制备BCN薄膜;采用原子力显微镜(AFM)对薄膜的表面形貌进行分析;在1-正丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(L104)和1-正己基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐(L-P206)离子液体润滑条件下,利用CSM摩擦磨损试验机考察BCN薄膜/钢球摩擦副的摩擦磨损性能;利用电化学腐蚀方法考察薄膜在离子液中的耐腐蚀性能.实验结果表明:所制备的BCN薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;在离子液体润滑剂润滑下,BCN薄膜表现出良好的抗磨减摩性能和抗腐蚀性能;与L-P206离子液润滑剂相比,BCN薄膜在L104离子液体润滑剂润滑下的摩擦学性能更好,这可能与L104离子液体自身的分子结构及其腐蚀性弱有关.     

锡青铜-钢背双金属固体自润滑复合材料的摩擦性能研究

采用粉末冶金工艺制备含石墨固体润滑剂的锡青铜-钢背复合材料,研究了石墨含量对材料的硬度、显微组织和摩擦磨损性能的影响,并考察了摩擦磨损机制。结果表明:在含石墨的青铜-钢背双金属材料中,随着石墨含量的增加,材料的硬度逐渐降低,摩擦磨损性能逐渐改善,但是其显微组织的均匀性也逐渐变差;在石墨含量为3%～5%(质量分数)时,双金属材料既具有较好的摩擦磨损性能,同时表面铜合金层与钢背的黏结强度也很高;随着速度和负荷的增加,材料的摩擦因数降低,磨损增加;摩擦过程中,石墨在摩擦面上成膜是材料具有减摩自润滑性能的主要原因。     

有机粘结固体润滑剂涂层砂轮磨削性能研究

采用有机粘结固体润滑剂（六方氮化硼和石墨）制备的涂层砂轮对钛合金进行了干磨削试验,研究了有机粘结固体润滑剂涂层砂轮在不同磨削工艺参数下对钛合金的磨削温度和工件表面质量的影响规律。试验结果表明,所制备的有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削钛合金工件时,磨削温度比无润滑剂涂层砂轮干磨削钛合金时下降11%~40%,工件表层显微组织未见明显变化。     

铜石墨材料导电性能研究

以镀铜石墨粉为原料，用压制－烧结的工艺制备了不同铜含量的铜石墨材料，研究其电导率随铜含量变化的规律，并与传统的铜石墨材料的导电能力进行比较。研究发现，用镀铜石墨粉制备的铜石墨材料的电导率与铜体积分数呈简单线性关系，拟合曲线外推到铜体积分数为100％时与纯铜电导率相近，说明铜的导电能力几乎得到充分发挥。含铜量为75％的镀铜石墨试样的导电性能优于含铜量为85％的传统铜石墨材料。     

石墨干膜润滑剂在碳钢表面摩擦磨损性能试验研究*

传统油或脂润滑剂在极端工况环境下无法满足碳钢类零件的减摩要求,采用干膜润滑剂是提高极端工况环境下碳钢表面摩擦磨损性能的可行性方法。采用超声波分散方法制备以石墨粉末为基体的干膜润滑剂,使用压力喷涂技术使其沉积在碳钢试件表面,在端面摩擦试验仪中开展干摩擦和石墨干膜润滑剂润滑下摩擦磨损性能对比性试验研究。试验结果表明：石墨干膜润滑剂在碳钢表面的沉积效果较好,沉积的石墨干膜润滑剂具有较好的润滑性能,可以有效地保护碳钢表面不被过度磨损;喷涂石墨干膜润滑剂的碳钢试件的工作寿命随着压力载荷和主轴转速的增大而缩短,负载和滑动速度的联合作用会加速涂层向稳定方向的过渡;磨损过程中形成的微观润滑剂颗粒会形成颗粒流润滑,适当添加石墨颗粒粉末可能会延长润滑剂正常发挥减摩作用的时间。制备的石墨干膜润滑剂为碳钢在极端工况环境下的减摩提供了支持。