超声波辅助射流电沉积Ni-W-Al₂O₃纳米复合镀层工艺参数优化及性能研究

摘要

为提高农机部件表面耐磨性能，采用超声波辅助射流电沉积方法制备Ni-W-Al₂O₃纳米复合镀层。利用JMP软件中预制的响应曲面刻画器、等高线刻画器及预制刻画器分析不同工艺参数（射流速率、Al₂O₃纳米粒子含量及超声波功率）间交互作用对纳米复合镀层显微硬度的影响，确定最佳工艺参数组合。为验证制备NiW-Al₂O₃纳米复合镀层最优工艺参数组合，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、显微硬度计及摩擦磨损试验机等设备，测试不同工艺参数组合下制备的纳米复合镀层表面形貌、组织结构及性能。结果表明：射流速率、Al₂O₃纳米粒子含量、超声波功率、二次交互项及二次幂项均对纳米复合镀层显微硬度影响较为显著。经JMP软件优化后的制备工艺参数组合为：射流速率3.71 m·s^-1,Al₂O₃纳米粒子含量15.38 g·L^-1，超声波功率210 W。最优工艺参数组合制得纳米复合镀层具有表面形貌致密、晶粒细化程度高、显微硬度大（724.9 HV）、摩擦系数及磨损量低等特点。

关键词

超声波辅助射流电沉积 / 工艺参数优化 / Ni-W-Al₂O₃纳米复合镀层 / 显微硬度 / 耐磨性能