镍–二氧化硅纳米复合镀层表面分形维数与显微硬度的关系

郑金玲，胡小芳

（华南理工大学机械与汽车工程学院 广东 广州 510640）

镍–二氧化硅纳米复合镀层表面分形维数与显微硬度的关系

郑金玲，胡小芳*

（华南理工大学机械与汽车工程学院 广东 广州 510640）

利用电沉积方法在45钢上制得Ni–SiO2纳米复合镀层，研究了镀液中纳米SiO2的浓度对镀层表面形貌和性能的影响；用投影覆盖法计算镀层表面分形维数，并考察分形维数与镀层显微硬度的关系。结果表明，纳米SiO2的质量浓度为5 g/L时，镀层的显微硬度最高；镀层的表面分形维数介于2.7 ～ 2.9之间，相关系数在 0.9以上，分形维数与显微硬度成负相关关系，进一步说明了用表面分形维数定量表征镀层显微硬度的可行性。

镍；二氧化硅；纳米复合镀层；分形维数；显微硬度

1 前言

复合镀层的表面形貌对镀层的性能有很大的影响。但由于镀层表面形貌极其复杂和目前技术水平发展的局限，只能通过视觉系统来直接或间接观察镀层的表面形貌，认识水平处于定性和半定量的描述和表征阶段。因此，寻求一种新的定量表征镀层表面形貌及其性能的参数，既有学术意义又有实用价值[1]。

分形是Mandelbrot在上世纪70年代提出来的一种研究非线性科学的有力工具[2]。分形维数最早由Hausdorff提出，用来定量描述自相似性的随机形状物体的复杂程度以及区别两个不同分形图形的不规则程度，不依赖于观察尺度[3]。目前，表面分形维数在镀层上的应用还不是很多，尚处于实验阶段。对表面分形维数的计算，主要是通过对表面分形维数的测定，来表征分形维数与镀层表面形貌及镀层性能参数之间的关系。……