纳米碳化钛用量对电镀铁-碳化钛复合镀层性能的影响

傅云徉，朱新河，董文仲，尚少伟，张焯凯，刘耕硕

（大连海事大学轮机工程学院，辽宁 大连 116026）

在远洋运输行业中，许多船舶机械零部件及船舶设备（如柴油机活塞环、曲轴、轴瓦等）在经过长时间工作后，不可避免地会发生磨损，造成船舶设备的失效，极大地影响了船舶运行的安全性。因此，采用高效并且成本较低的手段对船舶机械零部件进行表面强化处理极其重要。常见的表面处理技术有离子注入、渗氮、渗碳、碳氮共渗、淬火、热喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积、激光熔覆等。与上述工艺相比，电镀铁具有沉积效率较高、成本较低、对环境污染较小等优势，尤其是在钢铁表面进行镀铁时，由于两者的晶格属性相同，可以获得与基体结合强度很高的镀层[1-3]。

纳米复合电镀是通过在镀液中添加不溶性纳米颗粒实现金属与不溶性颗粒共沉积的技术，能够显著提高镀层的耐磨性、耐蚀性等性能[4]。本文在镀铁液中添加0 ～ 7 g/L纳米TiC颗粒，以研究镀液中TiC颗粒的质量浓度对镀层性能的影响。

1 实验

1.1 样品的制备

基材为120 mm × 10 mm × 6 mm的45钢，其组成（以质量分数计）为：C 0.42% ～ 0.50%,Si 0.170% ～ 0.37%，Mn 0.50% ～ 0.80 %，Cr ≤0.25%，S ≤0.035 %，P ≤0.035 %，Ni ≤0.30 %，Cu ≤0.25 %，Fe余量[5-6]。

电镀前，先用金相砂纸打磨基体，经无水乙醇超声清洗15 min后放入烘箱烘干，最后放入密封袋保存。

采用大连海事大学的董氏镀铁专利镀液[7]，其主要成分为FeCl2·4H2O，添加1 ～ 7 g/L纳米TiC颗粒（平均粒径为50 nm）。电镀槽为50 L的玻璃槽，镀液体积40 L。电镀前需将镀液活化，并维持pH在1左右、温度在20 ～ 35 °C范围内，电镀过程分为5个阶段：（1）交流活化预处理，正、负向电压均为4 V，时间5 min；……