纳米石墨沉积在汽车零件的应用.ppt

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

2、沉积 减磨自润滑 降低噪音 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

3、汽车零部件上的沉积技术,将直径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;

4、常温使用;时间 5 8分钟。 敏化： WX-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

5、量为VC=0.208%（45-N2）V；V为工作液的总容积，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

6、、1mol/L盐酸10毫升，煮沸10分钟后再补加1mol/L盐酸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

7、，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-

8、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

9、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