[发明专利]一种碳纳米管/锡铅合金复合镀层

说明书

一种碳纳米管/锡铅合金复合镀层，碳纳米管/锡铅合金复合镀层的制备原料包括：基材选用黄铜片(Cu63%，Zn37%)，镀前作以下前处理：整平‑化学除油‑酸洗除锈‑超声波除油。本发明通过复合电沉积工艺在锡铅合金(锡基巴氏合金)镀层中加入经过酸处理后的碳纳米管，制备出碳纳米管/锡铅合金复合减摩镀层。当碳纳米管含量为2g/L时，摩擦系数出现最小值，耐磨性能最好。

所属技术领域

本发明涉及一种表面涂覆材料，尤其涉及一种碳纳米管/锡铅合金复合镀层。

背景技术

滑动轴承是现代机械设备中重要的零件之一，其用途多而广，须具备各种优异的性能。对此，国外最新的研究主要集中在润滑方式改进、新型铝基滑动轴承合金的研发和陶瓷基滑动轴承的制造等方面。进一步研制出性能完善的轴承材料是当今材料科学领域的重要发展方向。巴氏合金是具有优良减摩性能的锡基和铅基软基体轴承合金，但机械强度较低。所以，在保持其良好的摩擦学性能的同时，提高其承载能力和疲劳强度尤为重要。

碳纳米管(MWNTs)以其优良的力学、电学性能以及纳米尺度效应、长径比高、密度低、比表面积大等特点，具有广泛的应用价值，将碳纳米管加入到硬基体复合材料中以体现其优异的增强效果。

发明内容

本发明的目的是为了改善轴承材料的承载能力及耐磨性，设计了一种碳纳米管/锡铅合金复合镀层。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

碳纳米管/锡铅合金复合镀层的制备原料包括：基材选用黄铜片(Cu63%，Zn37%)，镀前作以下前处理：整平-化学除油-酸洗除锈-超声波除油。镀液配方：90g/L Sn(BF₄)₂，50g/LPb(BF₄)₂，150g/L HBF₄，30g/L H₃BO₃，1g/L间苯二酚，3g/L明胶；分散剂PAA(聚丙烯酸)适量。将0—4g/L直径为60-100mm的碳纳米管放入H₂SO₄：HNO₃=1：1的混酸溶液中，采用CQ-10型超声器震荡30min使碳纳米管充分浸润后备用。所用试剂均为分析纯。

碳纳米管/锡铅合金复合镀层的制备步骤为：以钛材为阳极，两极板间距离为5cm，阴极电流密度2A/dm²，施镀温度20-25℃，时间10-20min。电镀过程中用磁力搅拌机以恒定速度对镀液进行搅拌，电镀完成后在去离子水中清洗试样，并用风筒吹干。经混酸处理后碳纳米管表面杂质明显减少，缠绕程度大为减轻，基本呈开口状态，为其相互分散创造了条件。施镀过程中碳纳米管的加人量分别为0，1，2，3，4g/L，进行复合电沉积后得到镀层。

碳纳米管/锡铅合金复合镀层的检测步骤为：用MPX-2000型盘销式相对摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验。上环试样的基材为黄铜镀件，下环试样的基材为45钢；转速为500r/min，转程为0-50000r，润滑油为10号机油；载荷为100-400N。采用S-3400N型扫描电镜观察经过摩擦磨损试验后上环的磨损表面SEM形貌。以HR-200型精密电子天平称取磨损试验前后上环的质量，称量3次，取平均值。

所述的碳纳米管/锡铅合金复合镀层，在润滑状态下，100-400N载荷范围内碳纳米管/锡铅合金复合镀层的摩擦系数都低于普通锡铅镀层，碳纳米管的加入提高了镀层的耐磨性。

所述的碳纳米管/锡铅合金复合镀层，在同一载荷下随着碳纳米管含量的增加，复合镀层的摩擦系数呈现先降低后升高的趋势，碳纳米管含量为2g/L时复合镀层的耐磨性能最好，此后继续增加碳纳米管含量，会出现团聚现象，影响其耐磨性；碳纳米管复合镀层的磨损量都小于普通锡铅镀层的磨损量，随着碳纳米管含量的增加，磨损量也出现先减小后增大的现象。

本发明的有益效果是：