多尺度SiC颗粒对Ni-SiC复合镀层组织及性能的影响

王苗明月, 田晓东

表面技术 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (11) : 111-118.

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表面技术 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (11) : 111-118. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.11.009
摩擦磨损与润滑

多尺度SiC颗粒对Ni-SiC复合镀层组织及性能的影响

  • 王苗明月, 田晓东
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Effects of Multi-scale SiC Particles on Microstructure andProperties of Ni-SiC Composite Coatings

  • WANG Miaomingyue, TIAN Xiaodong
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摘要

目的 研究多种尺度SiC颗粒对Ni-SiC复合镀层组织、显微硬度、耐磨性、耐蚀性的影响,并分析其影响机理。方法 利用电镀技术在纯铝表面制备Ni-SiC复合镀层,添加的SiC颗粒由2 μm、500 nm、40 nm等3种不同粒径及其组合而成。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站,对镀层组织结构、物相组成、表面形貌、硬度、摩擦磨损、耐腐蚀性能进行表征和分析。结果 当添加的SiC颗粒的平均尺寸由2 μm逐渐向40 nm转变时,镀层中Ni晶粒在(200)晶面方向上的择优取向逐渐减弱,直至消失;在Ni-SiC复合镀层中,SiC的含量随着添加SiC颗粒平均尺寸的减小而逐渐增大,导致复合镀层中Ni的平均晶粒尺寸由29.8 nm逐渐减至15.6 nm,镀层的显微硬度随之升高,由原来的347.2HV0.1增至610.6HV0.1,约提升了75.9%;镀层组织的细化和硬度的增加,进一步提高了Ni-SiC复合镀层的耐蚀性和耐磨性。当添加的SiC颗粒的平均尺寸为40 nm时,所得镀层的平均摩擦因数和磨损速率最低,分别为0.082和0.2×10?5 g/(N.m),相较于添加SiC颗粒平均尺寸为2 μm时镀层的平均摩擦因数下降了67.1%,磨损速率下降了99.2%。结论 在Ni-SiC复合镀层中添加的SiC颗粒粒径由2 μm逐渐向40 nm转变时,有效改善了Ni-SiC复合镀层的晶粒组织,提升了镀层的显微硬度、耐磨性、耐蚀性。

Abstract

To investigate the changes in the microstructure and properties of Ni-SiC composite coatings when SiC particles gradually transition from the micrometer scale to the nanometer scale, and to analyze the influence mechanism of SiC particles at different scales on Ni-SiC composite coatings. This article uses direct current electroplating to prepare various Ni-SiC composite coatings containing SiC particles of different scales on pure Al discs with a diameter of 20 mm and a thickness of 2 mm, with SiC particles of 3 different sizes (2 μm, 500 nm, and 40 nm) as raw materials, through single addition and combination addition methods.

关键词

电镀;Ni-SiC复合镀层;颗粒尺寸;显微硬度;磨损;腐蚀

Key words

electroplating; Ni-SiC composite coating; particle size; microhardness; wear; corrosion

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王苗明月, 田晓东. 多尺度SiC颗粒对Ni-SiC复合镀层组织及性能的影响[J]. 表面技术. 2025, 54(11): 111-118
WANG Miaomingyue, TIAN Xiaodong. Effects of Multi-scale SiC Particles on Microstructure andProperties of Ni-SiC Composite Coatings[J]. Surface Technology. 2025, 54(11): 111-118

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