不同晶化處理的化學(xué)鍍Ni-P-Ni-Mo-P雙合金鍍層組織特征與磨損行為.pdf

1、@隨著現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展對材料性能要求的不斷提高，促進了鎳磷基合金鍍層的發(fā)展，開發(fā)具有多功能及性能優(yōu)良的鎳磷基雙合金沉積層成為一個新的研究熱點。
　　本文采用連續(xù)施鍍的方法制備化學(xué)沉積Ni-P/Ni-Mo-P雙合金鍍層，借助于SEM/EDS、XRD和Jade5.0軟件等分析測試方法對爐內(nèi)退火和激光晶化兩種不同晶化處理的合金鍍層表面形貌、化學(xué)成分及內(nèi)、外層組織結(jié)構(gòu)進行了分析，并結(jié)合硬度及摩擦磨損實驗，研究了晶化前后合金鍍層的硬度、耐

2、磨性及磨損行為。
　　研究結(jié)果表明，鍍態(tài)的Ni-P/Ni-Mo-P合金鍍層外層Ni-4.11wt％Mo-6.5wt%P為混晶態(tài)結(jié)構(gòu)，內(nèi)層Ni-9.19wt%P為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。在爐內(nèi)退火和激光退火不同的晶化處理后，其內(nèi)、外層表現(xiàn)了明顯不同的晶化特征。對于爐內(nèi)退火，低于400℃時，外層只有Ni相晶化，達(dá)到或高于400℃時，除Ni相外，還有Ni3P和Ni-Mo相析出，析出的Ni3P質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于Ni/Ni-Mo相質(zhì)量分?jǐn)?shù)，800℃時晶化程度

3、約為97.13%。內(nèi)層在300℃時Ni3P相析出，且Ni3P相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于Ni相質(zhì)量分?jǐn)?shù)，800℃時，內(nèi)層完全晶化。在Ni3P未析出的退火條件下，外層的晶粒尺寸大于內(nèi)層，一旦 Ni3P析出，外層的晶粒尺寸小于內(nèi)層。此外，內(nèi)、外鍍層均在剛析出Ni3P時，出現(xiàn)Ni3P晶粒尺寸大于Ni/Ni-Mo晶粒尺寸的現(xiàn)象。對于激光退火，掃描速度從14mm/s～6mm/s，Ni-P/Ni-Mo-P合金內(nèi)、外鍍層均未完全晶化。外層Ni-Mo-P在10mm

4、/s時發(fā)生Ni3P晶化反應(yīng)，低于10mm/s時伴有Ni-Mo相析出，且Ni3P相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于Ni/Ni-Mo相質(zhì)量分?jǐn)?shù)；內(nèi)層Ni-P在12mm/s掃描時析出Ni3P相，Ni3P相質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于Ni相質(zhì)量分?jǐn)?shù)。激光退火的內(nèi)、外鍍層晶粒尺寸在Ni3P析出前后的變化與爐內(nèi)退火表現(xiàn)出相同的規(guī)律。
　　Ni-P/Ni-Mo-P雙鍍層及其內(nèi)、外層硬度隨爐內(nèi)退火溫度的變化表現(xiàn)出相同的變化趨勢。400℃下均獲得最大硬度，低于400℃時內(nèi)層硬度高于

5、外層，高于400℃時則相反。激光退火處理的外層Ni-Mo-P和內(nèi)層Ni-P分別在8mm/s和10mm/s時硬度達(dá)到峰值。在12mm/s或大于12mm/s時，外層硬度高于內(nèi)層，小于12mm/s時，則相反。
　　無論是爐內(nèi)退火還是激光退火，Ni3P析出之前外層的磨損機制均為磨粒磨損占主導(dǎo)的磨損行為，Ni3P析出之后外層的磨損機制與其尺寸大小有關(guān)。較小尺寸的Ni3P導(dǎo)致磨損面呈鱗狀的微觀斷裂磨損行為；較大尺寸的Ni3P脫落后成為磨粒導(dǎo)致

6、磨損面呈犁溝狀的磨粒磨損行為。而對于Ni-P/Ni-Mo-P雙鍍層，其磨損機制主要取決于脫落的外層、裸露的內(nèi)層的組織結(jié)構(gòu)特征及其硬度。
　　對于600℃爐內(nèi)退火，Ni-P/Ni-Mo-P雙鍍層比其外層表現(xiàn)出更低的磨損率，其值為2.7×10-15m3/Nm，這一結(jié)果對于高溫磨損環(huán)境下工作的零部件表現(xiàn)出潛在的工業(yè)應(yīng)用前景。對于14或6mm/s掃描速度下的激光退火，雙鍍層的磨損率低于其外層，分別為16.8×10-15m3/Nm和24.9