纳米石墨沉积在汽车零件的应用.ppt

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1、纳米石墨化学沉积技术在汽车零部件表面上的应用,上海路丰助剂有限公司发明人：王峰发明专利申请授理号：200610117075.3,目 录,摘要关键词引言纳米石墨与金属合金在汽车零部件上的沉积技术沉积工艺流程工艺流程说明纳米石墨与多元合金镀层厚度、硬度与附着力测试纳米石墨与金属合金复合沉积晶胞组织结构摩擦、磨损对比实验噪音对比实验防腐性能测试汽车零部件表面化学沉积处理图片结束语,摘 要,纳米石墨与金属合金在汽车零部件表面进行化学沉积，实现对零部件表面的改性，达到减磨自润滑，降低噪音、延长寿命，提高承受冲击载荷性能和防腐蚀的目的。,返回,关键词,纳米石墨 汽车零部件 化学沉积 减磨自润滑 降低噪音

2、延长寿命 提高承受冲击载荷性能 防腐蚀,返回,引 言,磨损、腐蚀是金属材料损耗的重要原因，全世界每年有近四分之一的材料损耗与磨损、腐蚀中。因此，如何提高金属材料的耐磨、减磨及抗腐蚀性，一直以来是材料科学界所关注的一个重要研究课题。汽车零部件绝大部分采用钢铁材料，其特点是加工性好、可塑性好，成本相对较低，但是，耐磨损性、耐腐蚀性总是不尽人意，并且在相互传动中产生较大的噪音。虽然现有工艺可以解决部分缺陷，如热处理、化学热处理、镀覆表面处理等，仍无法满足高耐磨、耐腐、低噪声的要求，从而制约了产品性能的提高和使用寿命的延长，也造成了资源的浪费。,返回,纳米石墨与金属合金在汽车零部件上的沉积技术,将直径

3、30 50纳米的石墨粉末乳化分散固含量为30%的纳米石墨乳液，加入化学合金镀液中，温度在7585，pH值为4.6 4.8每小时可以在金属零部件表面沉积10微米厚度的纳米石墨与金属合金的复合沉积层。,返回,沉积工艺流程,脱脂 水洗 活化 水洗 敏化 水洗 退膜 水洗 活化 水洗 去离子水洗 去离子水洗 化学沉积 去离子水洗 去离子水洗 热去离子水洗,返回,工艺流程说明,脱脂：脱脂剂为本公司生产的WX-1048高效快速脱脂粉;配比 120；温度60 70；时间 10 15分钟。水洗：流动自来水漂洗。活化：WX-938钢铁快速去油去锈活化剂;配比 11加水稀释;常温使用;时间 5 8分钟。敏化：WX

4、-1038F敏化剂；配比 12加水；温度30 35；时间 5 8分钟。退膜：WX-1038E退膜剂；配比 12加水；温度86 95；时间 5 8分钟。沉积镀液：a：化学镀多元合金镀液；配比 AB水=117，C为补加液；水为去离子水。b：纳米石墨乳液；WX-818-4，每升工作镀液加11克，用氨水或柠檬酸调PH值到4.6 4.8，温度75 85，每小时沉积厚度10微米。工作镀液的控制：镀液的最佳工作状态在N1=8.2 9.6，N2=38 45，当N18.2时补加A液，补加量为VA=1.782%（9.6-N1）V；当N238时补加C液，补加量为VC=0.208%（45-N2）V；V为工作液的总容积

5、，N1、N2为实际测定值。,返回,8.N1、N2为实际测定：,将工作液搅拌均匀后，取5毫升置入300毫升锥形瓶中,滴入2mlHCL，再滴入30%的双氧水2ml摇匀，并煮至近干，加入100ml蒸馏水，再加入2ml三乙醇铵，再加入12ml氨水，再倒入少许紫尿酸铵，用0.05N EDTA二钠滴定至紫色为终点，此时所消耗0.05N EDTA二钠的毫升数即为N1的点数。再取10毫升工作液于100毫升置入100毫升容量瓶中，加纯水稀释至刻度摇匀，再吸取此液10毫升置于300毫升锥形瓶中,加入0.02mol/L硫酸高铁铵溶液40毫升、纯水50毫升、1mol/L盐酸10毫升，煮沸10分钟后再补加1mol/L盐

6、酸10毫升，流水冷却，加亚铁灵2滴，用硫酸铈标准溶液滴定至无色为终点。此时所消耗硫酸铈的毫升数即为N2的点数。9.纳米石墨镀液的控制：用手持式折射仪测试，N=6 6.5，当N6时，补加纳米石墨乳液，当N6时，补加水份。,返回,纳米石墨与多元合金镀层厚度、硬度与附着力测试,将镀好的零件或试样，切割镶嵌后抛光，在用硝酸乙醇腐蚀后，放在600倍金相测厚仪下测量，所得厚度如下表：将厚度为20微米左右的试样，用100克的载荷直接打在镀层上，所得HV硬度值为:再用1000克载荷直接打在镀层与金属基体界相上，观察镀层与基体不剥离为合格，相当于界相每平方厘米能承受13吨的载荷。,返回,镀层厚度附着力测试金相照

7、片,零部件表面不平整的镀层，打HV硬度的压痕,用1000克载荷直接打在镀层上的结合相,返回,纳米石墨与金属合金复合沉积晶胞组织结构,在复合沉积的过程中，纳米石墨与金属合金共同形成晶胞，由晶胞构成镀层,晶胞内部组织结构在原子力显微镜下观察，纳米石墨与多元合金复合体如下图。,返回,摩擦、磨损对比实验,实验试样：标准摩擦、磨损环块试样，材料为45号钢，硬度（HRC）45度。试样分组：A组为标准试样，B组为标准试样表面再沉积一层10微米厚度的纳米石墨与合金的复合层。试验设备：济南益华摩擦学测试技术有限公司生产的MMS-2A数字式摩擦磨损实验机。摩擦方式：干摩擦（将试验的所有试样，泡在无水乙醇中30分钟

8、后，取出晾干。）滚动和滑动复合摩擦。1轴转速为200转/分钟，2轴转速为160转/分钟，均为主动轴。,返回,2轴,1轴,返回,试验力，摩擦系数与时间曲线,A组曲线图,B组曲线图,返回,摩擦力矩、摩擦系数与时间曲线,A组曲线图,返回,B组曲线图,曲线分析,在A组和B组试验曲线中取二点NA、NB，在WA、WB，该点的数据如下表所示,返回,在N、W点B组与A组的摩擦力矩、摩擦系数、摩擦功数据降低率,从上述表中看出B组比A组摩擦功的损耗降低25 34%,返回,B组与A组承受载菏能力与延长磨损时间增长率,我们抛开试验力的影响，B组比A组延长零部件的磨损寿命42.46%，若按试验力的影响计算，延长磨损寿命

9、远远大于42.46%。承受载菏能力B组比A组增加68.67%。,返回,噪音对比实验,此项实验委托江苏溧阳齿轮厂测试，试验样品为盆角齿，沉积后的样品与没有沉积的样品其噪音降低5 7个分贝。,返回,防腐性能测试,实验方法：中性盐雾试验实验标准：ASTM B-117试样样品：桑塔纳变速箱器二档齿实验布骤：将沉积10微米纳米石墨复合合金的二档齿 与普通二档齿，同时放入无水乙醇中30分钟，取出凉干后，再同时浸入美孚润滑油中10分钟，取出放置24小时后，进入盐雾试验箱，以出现锈斑时间（7级）为标准。测试结果：经过纳米石墨复合合金处理的二档齿，盐雾试验达到122小时，普通未经处理的二档齿，盐雾试验只有13小

10、时。由此可见，经过纳米石墨复合合金处理的二档齿其防腐性能提高达838.46%。,返回,汽车零部件表面化学沉积处理图片,返回,结束语,运用纳米石墨与金属合金的化学沉积对汽车零部件进行表面改性，完全可以降低零部件表面的摩擦系数，实现减磨自润滑和降低噪音的目的，极大地提高了零部件的使用寿命，提高了零部件的承受载荷性能和防腐蚀性能，本工艺已经在荣威汽车变速器上和意大利菲亚特汽车轴承上得到应用。但还有更多的工作和试验要做，比如，变速器所有的零部件都进行沉积处理后，是否可以减少输出功率的损失，从而达到降低油耗，提高功率的目的。总之，提高国产汽车零部件的品质，是一项长期的工作，还需要我们大家的共同努力。,返回,