化学复合镀Ni-P-Ti3AlC2工艺及性能研究

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化学镀Ni-P合金镀层具有诸多优良的性能,Ti3AlC2作为一种新型的三元层状陶瓷材料具有硬度高、热稳定好、耐蚀等特点,将Ti3AlC2颗粒引入化学镀Ni-P合金中形成复合镀层,会进一步改善镀层性能。本研究通过正交实验确定了化学镀Ni-P-Ti3AlC2复合镀层的最佳镀液配方和工艺参数,并对复合镀层的形貌、物相、硬度、耐磨性、耐蚀性和抗高温性能进行了研究。实验结果表明,采用优化工艺参数获得了表面平整致密,与基体结合力良好的Ni—P-Ti3AlC2复合镀层,镀速可达21 μm/h;物相及形貌分析表明Ti3AlC2颗粒已经成功复合到Ni-P合金中,并呈弥散分布。在3.5mass%NaCl中的极化曲线结果表明,Ni-P-Ti3AlC2复合镀层的腐蚀电流密度为2.62μA·cm-2,耐蚀性与Ni-P镀层相近,对基体有很好的保护作用。抗氧化实验结果表明,在300℃、400℃、500℃、600℃温度下,Ni-P-Ti3AlC2复合镀层的抗高温氧化性能均优于Ni-P镀层;随着温度升高,氧化程度增大。显微硬度及耐磨性实验得出:400℃热处理2h后Ni-P-Ti3AlC2复合镀层的显微硬度和耐磨性最佳,显微硬度达到873.4HV,磨损量为4.37mg/cm2。镀层在模拟石油水中的冲蚀研究结果表明,Ni-P-Ti3AlC2复合镀层表现出最好的抗冲蚀性能,其抗冲蚀能力是基体的4.7倍,二元镀层的2倍。模拟煤矿井下水砂冲蚀磨损实验结果表明,Ni-P-Ti3AlC2复合镀层与基体比较耐冲蚀磨损性提高了6.1倍,比二元镀层提高了3.3倍。模拟煤矿井下煤水冲蚀磨损腐蚀实验结果表明,Ni-P-Ti3AlC2复合镀层具有最好的抗煤浆介质冲蚀磨损性能,在含有30%煤粉的煤浆中,Ni-P-Ti3AlC2复合镀层的抗冲蚀性能是Ni-P二元镀层的1.3倍,是基体的2.7倍。
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