發(fā)布時間：2021-01-27 09:00

　　針對單一納米顆粒電刷鍍鍍層綜合性能存在的不足,利用電刷鍍技術在45鋼基材上制備含納米WC和PTFE的鎳基復合鍍層。采用掃描電子顯微鏡觀察電刷鍍復合鍍層的表面形貌和顯微結構,球盤式摩擦磨損試驗機測試其干摩擦條件下摩擦磨損性能,在pH=4濃度為0.05mmol/L的硫酸溶液中進行耐腐蝕性試驗。結果表明:在鍍液中添加不同含量納米粒子,可以不同程度填補粒子之間的空缺,使鍍層表面平整、光滑;含納米WC和PTFE鎳基復合鍍層的耐磨損和耐腐蝕性能強于純鎳基鍍層和45鋼基體,這是由于納米粒子細晶強化和彌散強化所致;當含1.5g/L納米WC與7g/L納米PTFE乳液的復合鍍層耐磨損性能最佳;含1g/L納米WC與5g/L納米PTFE復合鍍層的耐腐蝕性能較純鎳基復合鍍層提高一倍;45鋼的磨損機制是粘著磨損,純鎳基鍍層的磨損機制是剝層磨損,納米WC/PTFE鎳基復合鍍層的磨損機制是磨粒磨損。 

【文章來源】：中國表面工程. 2015,28(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１純鎳基鍍層和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ納米復合鍍層的Ｘ射線衍射圖譜

鍍層的Ｘ射線衍射圖譜。從圖１可以看出，ＷＣ／ＰＴＦＥ圖１純鎳基鍍層和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ納米復合鍍層的Ｘ射線衍射圖譜Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｔｈｅＮｉｃｏａｔｉｎｇａｎｄＮｉ－ＷＣ／ＰＴ－ＦＥｎａｎｏ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓ鎳基復合鍍層中，ＷＣ含量較低，未見其明顯特征峰。這是因為，ＷＣ在鍍液中作為晶核生長成晶粒，被ＰＴＦＥ所包裹，因而導致鍍層表面ＷＣ含量較少。２．２ＷＣ／ＰＴＦＥ鎳基復合鍍層的表面形貌圖２為純鎳基鍍層和不同納米ＷＣ和ＰＴＦＥ濃度鎳基復合鍍層的表面形貌。圖２（ａ）所示，純鎳基鍍層表面密布包狀組織，這是由于粒子聚集所致，結構較為疏松，孔洞（圖片中黑點處）密布。由圖２（ｂ）～（ｅ）可見，納米ＷＣ／ＰＴＦＥ鎳基復合鍍層結構致密、顆粒分散均勻，相較于純鎳基鍍層，ＷＣ／ＰＴＦＥ鎳基復合鍍層表面更加平整、孔洞數(shù)量大大減少，且隨著ＷＣ和ＰＴＦＥ濃度的增加鍍層表面結構更加致密、孔洞數(shù)量減少、平整性增加。這是由于在加入納米ＷＣ和ＰＴＦＥ粒子后，其可作為填充材料填補鍍層中的孔洞和縫隙；并利用納米ＷＣ顆粒較高的比表面積和表面活性，使其均勻分散在溶液中成為晶核，促進結晶和晶粒快速生長，顯著提高結晶形核率；且彌散分布在鍍層中的納米顆粒又可以起到阻礙鍍層晶粒長大的作用，因此使復合鎳鍍層的晶粒細小，表面均勻、平坦，結合較為致密。同時，由于ＰＴＦＥ高分子聚合物的作用，鍍層表面將會產(chǎn)生裂紋，且隨著ＰＴＦＥ乳液濃度的增加，復合鍍層表面的裂紋數(shù)量有所增加，圖２（ｅ）中可見，當Ｐ

２Ｎ時摩擦因數(shù)約為０．４，當載荷４Ｎ時約為０．５。Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ復合鍍層上的磨痕部分被磨平，磨痕中部分晶粒由于受到較大載荷作用而出現(xiàn)脆性斷裂，使磨痕部位表面平整度較差，故導致其摩擦因數(shù)相對較大。圖３４５鋼、純鎳鍍層和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ納米復合鍍層的摩擦因數(shù)Ｆｉｇ．３Ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｉｔｈｔｉｍｅｏｆｔｈｅ４５ｓｔｅｅｌ，ＮｉｃｏａｔｉｎｇａｎｄＮｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥｎａｎｏ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓ圖４４５鋼和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥ納米復合鍍層磨損表面形貌Ｆｉｇ．４Ｗｅａｒｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｈｅ４５ｓｔｅｅｌａｎｄＮｉ－ＷＣ／ＰＴＦＥｎａｎｏ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓ圖５為４５鋼基體、純鎳鍍層和Ｎｉ－ＷＣ／ＰＴ－ＦＥ復合鍍層干摩擦條件下的磨損情況（磨損量和磨痕寬度）。從圖中可以看出，當載荷為２Ｎ時，鍍層的磨損量和磨痕寬度均要小于４５鋼基體，耐磨性能有所提高。這是由于細晶粒組織受到外力發(fā)生塑性變形，可分散在更多的晶粒內(nèi)進行，塑性變形較均勻，應力集中較小，致使細晶粒金屬比粗晶粒金屬具有更高的強度、硬度、塑性和韌性，故鍍層的耐磨損性能得到改善。但當載荷為４Ｎ時，純鎳基鍍層磨損量最大，這是由于此時純鎳基鍍層表面的載荷較大，產(chǎn)生較大的剪切應力，重復作用導致鍍層微裂紋的產(chǎn)生，當微裂紋不斷擴展和連接時產(chǎn)生宏觀裂紋，致使鍍層呈塊狀脫落，即為剝層磨損。而當ＷＣ質(zhì)量濃度為１．５ｇ／Ｌ、ＰＴＦＥ乳液濃度為７ｇ／Ｌ時的磨痕寬度和磨損量最小，耐磨性能最佳。

【參考文獻】：
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