Co-WC復(fù)合鍍層制備及其性能研究.pdf

1、電沉積復(fù)合鍍是一種新興的復(fù)合表面技術(shù),它在電鍍?nèi)芤褐屑尤氩蝗苄怨腆w顆粒,并使其與基質(zhì)金屬在陰極上共沉積,形成具有優(yōu)異性能的新型鍍層,這種電沉積技術(shù)正逐漸成為研究焦點(diǎn)。本文在直流、單脈沖兩種電流方式下,選取WC顆粒為增強(qiáng)相,鈷為鍍層基質(zhì)金屬,在W18Cr4V基體上制備Co-WC復(fù)合鍍層。研究了鍍液中WC顆粒的添加量、電流密度、攪拌速率、脈沖占空比、脈沖頻率等參數(shù)與復(fù)合鍍層的性能之間的關(guān)系,確定了電沉積Co-WC復(fù)合鍍層的最佳工藝參數(shù);利用

2、光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)和X-ray衍射儀(XRD)等手段對(duì)復(fù)合鍍層的截面形貌、化學(xué)成分和相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察和分析。結(jié)果表明, WC顆粒均勻地分布在Co基質(zhì)鍍層內(nèi),復(fù)合鍍層與基體界面清晰,且結(jié)合緊密;整個(gè)復(fù)合鍍層平整均勻,厚度120μm左右;鍍態(tài)下復(fù)合鍍層均為晶態(tài)結(jié)構(gòu)。當(dāng)鍍液中WC顆粒添加量為35g/L時(shí),直流電沉積復(fù)合鍍層顆粒復(fù)合量和鍍速均達(dá)到最大,分別為17.4wt.％和56.3μm/h;而采用脈沖電沉積時(shí),當(dāng)

3、占空比為50％,頻率為500Hz時(shí),鍍層顆粒復(fù)含量和鍍速分別為18.78wt.％和60.7μm/h;當(dāng)稀土CeO2添加量為6g/L時(shí),復(fù)合鍍層顆粒復(fù)合量和沉積速率為19.9wt.％和78.2μm/h;同時(shí)研究還得出:WC顆粒的加入能顯著提高復(fù)合鍍層的顯微硬度和耐磨性,但是降低了復(fù)合鍍層的耐蝕性能。
　　用直流和脈沖電沉積技術(shù)分別制備了Co-WC復(fù)合鍍層。研究結(jié)果表明,與直流鍍層表面形貌相比,脈沖電沉積制備的復(fù)合鍍層組織得到明顯細(xì)化

4、,晶粒尺寸減小,大小均勻,堆積更為緊密。探討了不同電沉積方式對(duì)鍍層沉積和生長(zhǎng)過(guò)程的影響。結(jié)果表明,不同的電沉積方式并未使Co-WC復(fù)合鍍層的晶體擇優(yōu)取向發(fā)生變化,脈沖電沉積使晶粒細(xì)化。直流電沉積時(shí),基質(zhì)金屬的沉積連續(xù)進(jìn)行,粒子在電極表面不間斷的嵌入鍍層,脈沖電沉積由于脈沖間歇存在使具有較大體積的粒子脫附重新回到溶液中,因此鍍層中復(fù)合粒子尺寸小且均勻。脈沖電沉積得到的鍍層晶粒細(xì)化,說(shuō)明脈沖沉積方式阻礙了復(fù)合鍍層中晶粒的長(zhǎng)大,提高了電沉積過(guò)

5、程中晶核的形成速率。
　　在直流電沉積下,研究了稀土 CeO2和LaCl3對(duì)復(fù)合鍍層微觀組織、顯微硬度及摩擦磨損性能的影響。研究結(jié)果表明,添加適量稀土提高Co-WC復(fù)合鍍層中WC顆粒的沉積量,使WC顆粒在鍍層中的分布更加均勻;CeO2添加量為6g/L時(shí),復(fù)合鍍層平均顯微硬度比未添加CeO2時(shí)提高15.68％;而添加0.2g/L稀土LaCl3時(shí),復(fù)合鍍層平均顯微硬度比未添加LaCl3時(shí)提高13.47％。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明,稀土能改