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本文采用电沉积方法,对亚磷酸体系Ni-P合金及Ni-P-ZrO2纳米复合镀层的工艺进行了研究,探讨了电沉积工艺参数及热处理温度对镀层表面形貌、组织结构与性能的影响,研究和分析了Ni-P合金及其纳米复合镀层的耐磨性能及耐磨机理。
电沉积Ni-P合金的工艺研究表明,镀层中的P含量受镀液中H3PO3浓度和电流密度影响,在30g/L以内增加镀液中H3PO3浓度,可提高镀层中的P含量;增大电流密度,镀层P含量下降;提高施镀温度和电流密度均使沉积速度增大。
对热处理后Ni-P合金镀层的XRD分析表明,Ni-11.3wt%P镀层随温度升高逐步发生的晶化过程为:非晶态→Ni5P2亚稳相+Ni3P+Ni固溶体→Ni3P+Ni,其间有亚稳中间相Ni5P2出现;而Ni-4.3wt%P镀层随温度升高发生Ni3P相的沉淀析出和聚集长大。
电沉积Ni-P-ZrO2纳米复合镀层的工艺研究发现,适当增加镀液中ZrO2粒子的浓度、加大搅拌强度,可提高镀层中的粒子含量;增大阴极电流密度,镀层表面粒子含量随之增加,而镀层内部的粒子含量却随之减少;镀层中粒子含量随pH值增大而增加,pH值>1.3时反之;XRD分析结果表明,ZrO2纳米粒子的存在,不影响Ni-P基质合金的非晶态结构及其在适当热处理温度下的晶化过程,但晶化温度有所提高。
经不同温度热处理后,发现随着热处理温度的升高,Ni-4.3wt%P合金镀层、Ni-11.3wt%P非晶态镀层及Ni-P-ZrO2纳米复合镀层的硬度明显提高,耐磨性随之增强。但Ni-11.3wt%P及Ni-P-ZrO2复合镀层获得最佳耐磨性时,与其最高硬度值不对应。