不同纳米颗粒增强相Ni–Co–Cr合金基复合镀层的性能及界面结构

摘要

[目的]对比典型纳米颗粒对Ni–Co–Cr合金镀层性能的提升效果，筛选出较优的增强相，为高耐磨、高强度复合镀层的开发与应用提供实验数据和理论指导。[方法]在Ni–Co–Cr合金镀液中分别添加Al₂O₃、TiO₂及Si C三类典型纳米颗粒，通过复合电沉积技术制备了Ni–Co–Cr合金基复合镀层。通过扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、高分辨透射电镜（HRTEM）等手段，考察了3种复合镀层的微观结构、力学性能及界面结合强度。[结果]Ni–Co–Cr–Al₂O₃复合镀层表面形成密集凹坑，而Ni–Co–Cr–TiO₂与Ni–Co–Cr–Si C复合镀层表面呈现颗粒凸起结构，这与纳米颗粒的导电性密切相关。复合镀层中颗粒共沉积量均随电镀液中颗粒含量增大而增大，且纳米颗粒的引入显著影响Co²⁺的电化学沉积动力学。Ni–Co–Cr–Si C复合镀层的综合性能最佳，其显微硬度高达878 HV，磨损率相较于Ni–Co–Cr合金镀层降低约54.9%，界面结合强度提高10%。微观结构分析表明，Si C与Ni–Co–Cr基质之间形成以非共格界面为主、兼具半共格特征的界面结构。[结论]Si C纳米颗粒是Ni–Co–Cr合金镀层理想的增强相，可显著提升其力学性能与界面结合强度。

关键词

复合电镀 / 镍-钴-铬合金 / 纳米颗粒 / 耐磨性 / 显微硬度 / 界面结合强度

基金资助

国家自然科学基金（52074053,52274320）; 陕西省自然科学基础研究计划（2025JC-YBQN-754）; 陕西省稀有金属装备制造共性技术研发平台（2024ZG-GXPT-02）