无裂纹抗高温氧化NiCr合金的电沉积研究

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现如今我国航空航天、核能以及军事等工业发展迅速,先进的航空发动机和船舶发动机叶片可能需要在高温高湿、高盐分、强载荷等严酷的条件下使用,对材料的抗高温氧化性能也提出了更高的要求。众所周知,含Cr量≥20 mass%的Ni Cr合金因在<1000 oC高温环境下形成保护性的Cr2O3氧化膜而具有优良的抗高温氧化性能。迄今为止,用简单的电沉积技术制备抗高温氧化性能的Ni Cr合金还鲜有报道。主要问题是电沉积制备的镀层中Cr含量偏低,而高Cr含量的Ni Cr合金在电沉积过程中产生本征裂纹,这一难以克服的问题显著降低合金的抗高温性能,因此本文研究的重点是如何采用电沉积法制备高Cr无裂纹的Ni Cr合金镀层。就此问题,本论文基于合金电沉积电位调控知识,通过对环境友好的Cr3+镀液的成分改性以及电沉积参数优化,突破了无裂纹Ni Cr合金的电沉积技术瓶颈,获得了高Cr无裂纹的Ni Cr合金镀液的基础配方;采用直流电镀法,运用正交试验对柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)、钾酸钠(HCOONa)、尿素(CH4ON2)配位体系中的工艺参数进行研究,得出电流密度、温度、p H等工艺参数对镀层质量和镀层Cr含量的影响;并且,对电镀后的Ni Cr合金镀层进行900℃恒温氧化研究表明,Ni Cr合金镀层中的Cr量达到15 mass%时就能热生长部分保护性Cr2O3保护膜,氧化膜层中还含有大量的Ni Cr2O4和Ni O,此保护膜易脱落,对基体的保护性不够,而当Cr量达到20 mass%时所形成的Cr2O3氧化膜生长速度更慢、粘附性更好,对基体也有更好的保护性。文中对相关结果进行了分析与讨论。
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