喷射电沉积制备镍基合金镀层及镀层性能研究

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镍基合金主要是在一定温度下(650℃1000℃),表现出较好综合性能的一类合金,不同种类微量元素添加到镍基合金镀层中,对于镍基合金镀层的性能会产生不同的影响。过去使用传统方法沉积速率较慢造成晶粒粗大,影响镀层的性能。为克服传统技术的缺陷,本文使用喷射电沉积的方法来制备镍镀层、镍铁合金镀层、镍钨合金镀层和镍铁钨合金镀层。四种镍基合金镀层的电解液配方分别为:纯镍:Ni(NH2SO32·4H2O 250 g/L,NiCl2?4H2O 10 g/L,H3BO3 40 g/L,抗坏血酸2 g/L,糖精8.0 g/L,柠檬酸钠40 g/L;添加FeCl2·4H2O 1.2 g/L得到镍铁合金镀层的配方;添加Na2WO4·2H2O 80 g/L得到镍钨合金镀层的配方;同时添加FeCl2·4H2O 1.2g/L,Na2WO4·2H2O 80 g/L得到镍钨铁三元合金镀层的配方。最佳工艺参数为:电流密度60 A/dm2,喷射速度3.5 m/s,电解质溶液温度60℃,pH值4.0。研究结果表明:铁和钨元素的添加在一定程度上都可以改善镍基合金镀层的性能。其中添加铁和钨元素后,镍铁合金镀层的硬度较纯镍镀层有大幅度提高,但钨和铁元素含量超过一定限度后,也会对镀层产生不好的影响,镍钨铁三元合金镀层表面平整,晶粒细小,而且硬度较高。由于镍钨铁三元合金镀层在高温状态下发生氧化会形成多种氧化物,而且氧化膜致密,因此抗高温氧化性能明显提高。除此之外,镍钨铁三元合金镀层在1 N和10 N载荷条件下的在摩擦磨损系数稳定在0.18,明显低于纯镍、镍铁、镍钨合金镀层,因此耐磨损性能优于其他镍基镀层,其主要原因是,镍钨铁合金镀层磨损过程中氧化膜生成速度快于镀层磨损速度。
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