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耐磨复合钢板复合镀层工艺及其性能研究

耐磨复合钢板复合镀层工艺及其性能研究

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本文采用改进的电刷镀工艺制备了多种耐磨多层复合镀层,在制备多层复合镀层过程中,对镀笔进行了大胆的改进,使之更有利于采用电刷镀工艺获得耐磨复合钢板复合镀层。在镀层的结构设计上进行了探索,对镀层性能进行了测试和研究。文中对试样的表面形貌、金相组织、显微硬度、摩擦磨损性能进行了测试和分析,在电刷镀复合镀层的沉积过程及耐磨性机理等方面进行了试验研究与理论探索,并利用电刷镀复合镀层来修复机床导轨,取得了良好的使用效果和经济效益。

1、本文采用改进了的电刷镀工艺制备了多层Ni-Cr2O3、多层Ni-SiC、多层Ni-Al2O3、多层Ni-ZrO、多层Ni等复合镀层。

(1)将镀层设计为多层复合镀层,从而使其具有更优良的性能。

(2)试验中发现,应用常规的电刷镀溶液和工艺不能得到满意的多层复合镀层,从而对阳极镀笔进行了大胆的改进,采用改进的镀笔和电刷镀工艺制备了多种多层复合镀层。

2、测定和分析了多层复合镀层的组织、结构与性能。

(1)测定和分析了复合耐磨钢板镀层的相结构组成;其相组成是基质金属镍和复合粒子两种,而且镍晶粒属超细晶粒。

(2)对镀层表面形貌进行了分析,多层复合镀层的结晶颗粒比多层镍镀层的结晶颗粒明显细化。

(3)多层复合镀层的金相组织是在基质金属中弥散分布着非金属微粒,它除了具有基质金属的特性外,还具有非金属微粒的特性。因此选用合适的基质金属和非金属微粒是十分重要的,同时耐磨复合钢板多层复合镀层的性能优于单层镍镀层和多层镍镀层。

(4)对镀层进行显微硬度测定,所制备的多层复合镀层的显微硬度比单层镍镀层和多层镍镀层都有不同程度的提高。其中以多层Ni-Cr2O3的显微硬度为最高。从而使镀层的耐磨性也得到了提高。

(5)多层复合镀层具有良好的结合强度。

(6)对单层镍镀层、多层镍镀层和多层复合镀层的滑动摩擦磨损性能进行了测定和研究。单层镍镀层的耐磨性差,多层复合镀层的耐磨性能均优于单层镍和多层镍镀层,其中多层Ni-Cr2O3复合镀层的耐磨性最好。

3、分析和研究了多层复合镀层的磨损机理。

多层复合镀层材料的磨损是以薄层方式缓慢地逐层进行的,从而大大地 提高了耐磨性。 复合粒子在磨损过程中能够通过承受载荷、抵抗塑性变形、阻碍犁削等 作用来提高镀层的磨损抗力。

4、探索分析了微粒的共沉积机理。

(l)微粒的沉积~定要与工件表面接触,并在工件表面停留足够长的时间。 耐磨复合钢板表面微粒的沉积不能受到大的冲击力和刮擦力,以确保微粒被“掩 埋”在镀层金属中。

5、进行了机床导轨实物的修复,表明该工艺的使用效果良好。 本文所得的有关结果及重要结论,可为确定及制备多层复合镀层提供理论指 导,同时对研究复合镀层的组织和性能也是十分有价值的。本文对多层复合镀层所 作的研究工作是多层复合镀层研究领域中的探索性工作,是上海市教委科技发展基 金项目“金属多层复合镀层的研究”(98JG05049)的一部分,大量的工作还将有待 于今后继续深入研究。