Ni-P-納米ZrO2化學復合鍍層制備及其性能研究.pdf

1、本文在化學鍍鎳液中加入納米ZrO2顆粒，采用化學復合鍍技術在TC4鈦合金微弧氧化膜表面制備Ni-P-納米ZrO2化學復合鍍層，并對其工藝和性能進行了研究。
　　研究了不同脈沖方式下，不同微弧氧化時間的微弧氧化膜結構對TC4鈦合金微弧氧化膜表面的化學(復合)鍍層結合力的影響，確定了化學(復合)鍍的最佳微弧氧化時間。通過對表面活性劑在鍍液中表面張力的測定，并研究表面活性劑及其組合對鍍速、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含量和攪拌速度對鍍速和鍍層中ZrO2含量的影響，得出Ni-P-納米ZrO2化學復合鍍層的最佳工藝：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，氧化時間為90min。
　　利用SEM、EDS、劃痕儀和熱震法對鈦合金微弧氧化膜/Ni-P化學鍍層和鈦合金微弧氧化膜/Ni-P-納米ZrO2化學復合鍍層表面、截面形貌和結合性能進行了分析和研究，發(fā)現(xiàn)在單脈沖方式下，微弧氧化60min時，Ni-P化學鍍層的結合性能最好，在雙脈沖方式下，微弧氧化90min時，Ni-P-納米ZrO2化學復合鍍層的結合性能最好，該兩種結合性能最好的鍍層都與

4、微弧氧化膜層間形成了鎖合結構；微弧氧化膜的微觀結構影響了鈦合金微弧氧化膜與鍍層間的結合力，氧化膜的微孔結構有助于提高它與鍍層的結合力，氧化膜的疏松層會降低它與鍍層的結合性能，當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)狀結構時，結合性能最好。微弧氧化90min的復合鍍層經(jīng)400 oC和600 oC熱處理后，鍍層的內應力部分消除，且鍍層與微弧氧化膜層之間的元素相互擴散，使得復合鍍層的結合力有所提高，600 oC熱處理后，

5、鍍層與微弧氧化膜間的擴散層更厚，結合力比400oC更好。
　　在最佳工藝條件下獲得厚度為12μm的Ni-P-納米ZrO2化學復合鍍層，結果表明：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)，復合鍍層的硬度和耐磨性都明顯高于Ni-P化學鍍層，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分析結果表明：鍍

6、層表面受到磨損時，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，隨著磨損的進行，更多納米ZrO2顆粒顯露出來并富集于摩擦表面，使金屬與金屬間的相對滑動逐漸轉變?yōu)榻饘倥c納米ZrO2顆粒之間進行，減少了粘著磨損的發(fā)生，使Ni-P-納米ZrO2化學復合鍍層的磨損機制變成磨粒磨損和少量粘著磨損。經(jīng)400oC熱處理2h的復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?？光伝鹪囼灡砻鳎篘i-P-納米ZrO2化學