鋼鐵表面復合化學鍍制備高耐磨功能層及其機理研究.pdf

1、鋼鐵是制備機械摩擦零件的重要材料，在其表面研究制備具有高耐磨自潤滑性能鍍層的新技術(shù)具有廣泛的應用價值。納米顆粒增強化學復合鍍作為一種優(yōu)良的表面處理新技術(shù)，由于其具有工藝簡單、鍍層均勻、復合結(jié)構(gòu)特殊、鍍層性能優(yōu)良等特點，已經(jīng)成為材料表面研究領域的前沿技術(shù)之一。本文在化學鍍Ni-P鍍層的研究基礎上，又優(yōu)化研究出具有不同功能的化學復合鍍Ni-P-SiC、Ni-P-SiC-Al2O3以及Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE鍍層，通過鍍層成分設

2、計、復合鍍工藝制備和相關機理等的研究，獲得45#鋼表面具有高耐磨性能鍍層的新技術(shù)，為實際應用奠定基礎。
　　主要運用金相顯微鏡、SEM、顯微硬度計、XRD和摩擦磨損試驗機等檢測手段對實驗樣品的截面形貌、表面形貌、顯微硬度、組織結(jié)構(gòu)、耐磨性能及其機理進行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明:
　　實驗優(yōu)化出的化學復合鍍配方為:硫酸鎳25g/L，次亞磷酸鈉30g/L，乳酸25ml/L，檸檬酸5g/L，乙酸鈉15g/L，氨基乙酸3g/L，硫脲3～

3、5mg/L，pH=4.8，溫度88±2℃;納米SiC顆粒的最佳添加量為6g/L，納米Al2O3顆粒的最佳添加量為3g/L，PTFE乳液的最佳添加量為10ml/L。利用優(yōu)化了的制備技術(shù)，在45#鋼表面成功制備出具有納米SiC、Al2O3增強、PTFE復合減摩的高耐磨和低摩擦系數(shù)的Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE復合鍍層。
　　實驗制備的Ni-P、Ni-P-SiC、Ni-P-SiC-Al2O3和Ni-P-SiC-Al2O3-PT

4、FE等鍍層鍍態(tài)時為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，其硬度分別為:572HV、649HV、726HV和560HV。熱處理使鍍層由非晶態(tài)轉(zhuǎn)變成晶態(tài)，并且硬度明顯增加。優(yōu)化出Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE鍍層的熱處理參數(shù)為350℃熱處理一小時，可得到967HV的鍍層硬度，同時不會破壞鍍層中的PTFE相，表現(xiàn)出了優(yōu)良的綜合耐磨性能。
　　Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE復合鍍層中，高硬度的納米SiC和Al2O3顆粒通過復合沉積與鎳磷鍍層構(gòu)成復合

5、相，提高了鍍層的硬度及耐磨性能;而PTFE粒子由于具有良好的自潤滑性能，復合鍍層在受到摩擦時，PTFE粒子可通過自身的層狀剝離丌始在鍍層表面鋪展，形成連續(xù)的減摩膜，降低了復合鍍層摩擦系數(shù);二者協(xié)同作用使Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE復合鍍層具有高的耐磨性能和自潤滑性能。
　　實驗制備的Ni-P、Ni-P-SiC、Ni-P-SiC-Al2O3和Ni-P-SiC-Al2O3-PTFE鍍層均按層狀方式生長，納米粒子彌散地分布在復