活性Ti表面电沉积Ni-CeO₂复合镀层及其强韧性机理分析

周小卫¹，欧阳春¹，乔岩欣¹，沈以赴²

1. 江苏科技大学材料科学与工程学院2. 南京航空航天大学材料科学与技术学院

摘 要：基于双脉冲电沉积技术在活性钛基（TA2）表面制备纳米晶Ni镀层。通过涂层附着力测试对比研究HF体系和DMF改良型活化液对TA2基体与表面镀层界面结合力的影响;借助TEM、FESEM和XRD等表征技术探讨添加纳米CeO₂粒子前后对纳米电沉积层中Ni晶织构生长的影响;通过对纳米压痕及不同载荷下"十字交叉"型环形硬度压痕特征观察,分析复合CeO₂粒子对Ni镀层表面强韧性的影响机制;进一步探讨在高速干摩擦条件下复合CeO₂粒子对Ni镀层抗磨损的作用。结果表明:在45+80 k Hz交变频率超声振荡条件下,电解液中的活性CeO₂粒子能有效吸附在优先生长Ni晶尖端,同时降低了Ni晶生长Gibbs自由能,并演变为Ni晶的催化形核中心来诱发异质形核;纳米压痕测试表明:在500 g高载荷测试条件下,相对于纯Ni镀层试样的硬度压痕边缘的明显开裂和外拓迹象,Ni-CeO₂复合镀层试样则表现为收敛性和连续完整的压痕边缘特征,显示出良好的强韧性。基于干摩擦过程中释放出大量的热,促使部分稀土CeO₂相弥散或少量析出Ce溶质原子,具有对滑移的位错和晶界等缺陷产生钉扎拖拽作用,由此建立以Orowan位错绕过强化和位错塞积的机制模型;干摩擦过程促使部分富Ce磨损产物与Ni O氧化膜机械混合来充当固体润滑剂,能起到良好的减摩作用,弥补了Ti表面耐磨性差等缺陷。

关键词：活性钛;电沉积;Ni-CeO2镀层;组织性能;富Ce润滑剂;