Ni-P-納米ZrO2化學(xué)復(fù)合鍍層制備及其性能研究.pdf

1、本文在化學(xué)鍍鎳液中加入納米ZrO2顆粒，采用化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)在TC4鈦合金微弧氧化膜表面制備Ni-P-納米ZrO2化學(xué)復(fù)合鍍層，并對(duì)其工藝和性能進(jìn)行了研究。
　　研究了不同脈沖方式下，不同微弧氧化時(shí)間的微弧氧化膜結(jié)構(gòu)對(duì)TC4鈦合金微弧氧化膜表面的化學(xué)(復(fù)合)鍍層結(jié)合力的影響，確定了化學(xué)(復(fù)合)鍍的最佳微弧氧化時(shí)間。通過(guò)對(duì)表面活性劑在鍍液中表面張力的測(cè)定，并研究表面活性劑及其組合對(duì)鍍速、鍍層中ZrO2含量和鍍液穩(wěn)定性的影響，選出最合適

2、的表面活性劑，并確定其最佳添加量。研究了施鍍溫度、鍍液pH值、鍍液中納米ZrO2含量和攪拌速度對(duì)鍍速和鍍層中ZrO2含量的影響，得出Ni-P-納米ZrO2化學(xué)復(fù)合鍍層的最佳工藝：NiSO4·6H2O：26g/L，NaH2PO2·H2O：24g/L，CH3COONa：20g/L，Na3C6H5O7·2H2O：12g/L，C3H6O3：20ml/L，ZrO2：1.5g/L，十二烷基苯磺酸鈉和OP-10分別為1和0.5mmol/L，pH值4.

3、8，溫度：85 oC，攪拌速度：200r/min，氧化時(shí)間為90min。
　　利用SEM、EDS、劃痕儀和熱震法對(duì)鈦合金微弧氧化膜/Ni-P化學(xué)鍍層和鈦合金微弧氧化膜/Ni-P-納米ZrO2化學(xué)復(fù)合鍍層表面、截面形貌和結(jié)合性能進(jìn)行了分析和研究，發(fā)現(xiàn)在單脈沖方式下，微弧氧化60min時(shí)，Ni-P化學(xué)鍍層的結(jié)合性能最好，在雙脈沖方式下，微弧氧化90min時(shí)，Ni-P-納米ZrO2化學(xué)復(fù)合鍍層的結(jié)合性能最好，該兩種結(jié)合性能最好的鍍層都與

4、微弧氧化膜層間形成了鎖合結(jié)構(gòu)；微弧氧化膜的微觀結(jié)構(gòu)影響了鈦合金微弧氧化膜與鍍層間的結(jié)合力，氧化膜的微孔結(jié)構(gòu)有助于提高它與鍍層的結(jié)合力，氧化膜的疏松層會(huì)降低它與鍍層的結(jié)合性能，當(dāng)微弧氧化膜的疏松層的微孔能夠相互連通，并與鍍層形成連續(xù)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)合性能最好。微弧氧化90min的復(fù)合鍍層經(jīng)400 oC和600 oC熱處理后，鍍層的內(nèi)應(yīng)力部分消除，且鍍層與微弧氧化膜層之間的元素相互擴(kuò)散，使得復(fù)合鍍層的結(jié)合力有所提高，600 oC熱處理后，

5、鍍層與微弧氧化膜間的擴(kuò)散層更厚，結(jié)合力比400oC更好。
　　在最佳工藝條件下獲得厚度為12μm的Ni-P-納米ZrO2化學(xué)復(fù)合鍍層，結(jié)果表明：在鍍態(tài)和經(jīng)不同溫度熱處理2h的兩種鍍層性能比較發(fā)現(xiàn)，復(fù)合鍍層的硬度和耐磨性都明顯高于Ni-P化學(xué)鍍層，兩種鍍層的最佳熱處理溫度均為400oC， 在該溫度下硬度都達(dá)到最高，分別為750HV和1180HV，磨損量最小，分別為0.14mg和0.105mg。磨損表面SEM分析結(jié)果表明：鍍

6、層表面受到磨損時(shí)，嵌入于鍍層中的高硬度納米ZrO2顆粒凸起，在摩擦表面起到了一定的承載能力，隨著磨損的進(jìn)行，更多納米ZrO2顆粒顯露出來(lái)并富集于摩擦表面，使金屬與金屬間的相對(duì)滑動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘倥c納米ZrO2顆粒之間進(jìn)行，減少了粘著磨損的發(fā)生，使Ni-P-納米ZrO2化學(xué)復(fù)合鍍層的磨損機(jī)制變成磨粒磨損和少量粘著磨損。經(jīng)400oC熱處理2h的復(fù)合鍍層磨損后的表面最平整，只有很淺的犁溝和很輕微的磨損?？光伝鹪囼?yàn)表明：Ni-P-納米ZrO2化學(xué)