Ti6Al4V表面Ni-P化學(xué)鍍厚鍍層的研究.pdf

1、鈦合金TC4具有密度低、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性和高的比強(qiáng)度等優(yōu)良特性，使其在航天、航海等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但它在特殊服役條件下的硬度較低、耐磨損性能差，且表面容易被氧化，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用，因此需用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚矸椒▉砜朔@些弱點(diǎn)。本文通過對(duì)TC4表面化學(xué)鍍Ni-P合金厚鍍層工藝的研究，制備了厚度為130μm以上的低磷Ni-P合金厚化學(xué)鍍層。從而提高鈦合金的耐磨性和耐蝕性，延長(zhǎng)其服役周期。
　　在化學(xué)鍍Ni-P合金厚鍍層工藝中，鈦合

2、金的前處理和鍍液的補(bǔ)加或更新工藝是厚化學(xué)鍍層能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，也是研究的難點(diǎn)。通過對(duì)鈦合金TC4前處理工藝的研究，擬定三組前處理工藝，經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)后選定一組最佳方案并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，得到了最佳前處理工藝；為了保持制備厚鍍層鍍液的長(zhǎng)效性，本文還針對(duì)鍍液的更新方式進(jìn)行了研究，利用紫外可見光分光光度計(jì)對(duì)鍍液中NiSO4·6H2O濃度進(jìn)行測(cè)量，并依據(jù)其變化趨勢(shì)確定了更換鍍液的最佳周期為60min。
　　本文得到的最佳前處理配方為：重鉻酸鈉110

3、g/L，硫酸鋅8g/L，氫氟酸80ml/L，溫度88±2℃。且經(jīng)過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化出鈦合金TC4表面二次浸鋅最優(yōu)時(shí)間為10 min。
　　依據(jù)現(xiàn)有的低磷化學(xué)鍍Ni-P合金配方制備低磷鍍層，配方為：硫酸鎳18~28g/L、次亞磷酸鈉20~30g/L、乙酸20~30g/L、乳酸18~24g/L、氟硼酸鈉1~4g/L、醋酸鉛2~4mg/L、pH7.4±0.2、溫度85±2℃、裝載比為0.8~1.2(dm)2/L。
　　通過更換鍍液的

4、方法，在鈦合金表面進(jìn)行5個(gè)周期的化學(xué)鍍實(shí)驗(yàn)，制備的Ni-P合金鍍層平均厚度約為135μm，晶粒平均粒徑大約在30μm左右。P元素含量為3.88％，屬于低磷鍍層。鍍態(tài)鍍層的維氏硬度為650HV。
　　采用掃描電鏡及能譜儀、X射線衍射儀、顯微硬度儀、電化學(xué)工作站和摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備對(duì)經(jīng)過不同溫度熱處理的厚鍍層的表面形貌及化學(xué)成分、物相、硬度、耐蝕性及耐磨性進(jìn)行表征。檢測(cè)結(jié)果表明：經(jīng)過400℃熱處理后，由于厚鍍層中Ni單質(zhì)相與Ni3P