占空比对脉冲电沉积 Ni-Co-Al₂O₃ 复合镀层性能的影响

Effect of duty cycle on the properties of pulse electrodeposited Ni-Co-Al₂O₃ composite coatings

摘要

为延长火炮身管在恶劣工况下的使用寿命,在优化纳米 Al₂O₃ 颗粒复合镀液分散工艺的基础上,通过脉冲电沉积技术在PCrNi3MoVA 钢表面制备 Ni-Co-Al₂O₃ 复合镀层,并借助SEM、EDS、显微硬度计与高速往复摩擦磨损试验机,探究占空比(0.1~0.9)对复合镀层结构和性能的影响.结果表明,随着占空比升高,镀层中 Al元素含量呈先上升后下降趋势;当占空比为0.7时,镀层微观形貌均匀致密,Al₂O₃ 颗粒沉积量达5.61wt%,显微硬度为570.3HV,平均摩擦系数为0.527,综合性能最优.该镀层性能较炮钢性能显著提升,研究结果为火炮身管高性能表面防护镀层的工艺优化与工程应用提供了实验支撑与理论参考.

Abstract

To extend the service life of artillery barrels under severe working conditions, Ni-Co-Al₂O₃ composite coatings were fabricated on PCrNi3MoVA steel substrates via pulse electrodeposition technology, based on the optimized dispersion process of nano-Al₂O₃ particles in the composite plating solution. The effects of duty cycle (0.1~0.9) on the microstructure and properties of the composite coatings were investigated via using SEM, EDS, a microhardness tester and a high-speed reciprocating friction and wear tester. The results show that the Al content in the coatings exhibits a trend of first increasing and then decreasing with the rise of the duty cycle. At a duty cycle of 0.7, the coating exhibits a uniform and dense microstructure, with an Al₂O₃ deposition content of 5.61wt%, a microhardness of 570.3HV, and an average friction coefficient of 0.527, indicating the optimal comprehensive performance. The as-prepared coatings present significantly enhanced properties compared with those of gun steel. The findings of the study provide experimental support and theoretical reference for the process optimization and engineering application of high-performance protective coatings for artillery barrels.

关键词

Zeta电位 / 脉冲电沉积 / 复合镀层 / 占空比 / 性能

Key words

Zeta potential / pulse electrodeposition / composite coating / duty cycle / properties

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