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本文以實(shí)現(xiàn)在結(jié)晶器基體銅或銅合金上鍍覆耐磨Ni-Fe合金鍍層為目的。在對(duì)國(guó)內(nèi)外結(jié)晶器表面鍍覆技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上,對(duì)Ni-Fe合金鍍層制備中的工藝技術(shù)進(jìn)行了研究。
采用普通電沉積法和噴射電沉積法在銅或銅合金基體上鍍覆了Ni-Fe合金鍍層,然后將鍍層連同基體一起在400℃下進(jìn)行去氫處理,以保證鍍層和基體之間具有良好的結(jié)合強(qiáng)度。
在鍍覆Ni-Fe合金的過(guò)程中,研究了電解液成分和工藝參數(shù)對(duì)Ni-Fe合金鍍層組織和性能的影響;在噴射電沉積Ni-Fe合金的過(guò)程中,研究了噴射速度和電流密度對(duì)Ni-Fe合金鍍層組織和性能的影響。通過(guò)調(diào)整鍍液中Fe2+、Ni2+的濃度,可以獲得不同鐵含量的Ni-Fe合金鍍層。 運(yùn)用X射線(xiàn)衍射的θ-2θ掃描對(duì)Ni-Fe合金鍍層的相組成進(jìn)行了分析;采用SEM和EDS分別對(duì)Ni-Fe合金鍍層的表面形貌和成分進(jìn)行了分析;采用MMU-5G型屏顯式端面摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)Ni-Fe合金鍍層的耐磨性進(jìn)行了分析;采用DIL 402C熱膨脹儀對(duì)Ni-Fe合金鍍層的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了測(cè)定;采用STA 449 C/6G綜合熱分析儀對(duì)Ni-Fe合金鍍層的高溫氧化性能、過(guò)冷及結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行了分析。
研究結(jié)果表明,利用孔隙適合的多孔材料處理鐵陽(yáng)極,添加自己合成的YD-JK添加劑,在適合的工藝條件下,可以獲得晶粒尺寸在20 nm以下、鍍層厚度2 mm以上的Ni-Fe合金鍍層,鍍層的耐磨性是相同厚度Ni鍍層的2~3倍,改變鍍液中濃度比,獲得了鐵含量為3~5 wt.%的納米晶γ相Ni-Fe合金鍍層;在噴射電沉積過(guò)程中,通過(guò)改變噴射速度和電流密度,可以獲得鐵含量3.54~5.02 wt.%,晶粒尺寸在10 nm以下的γ相納米晶Ni-Fe合金鍍層,沉積速率可達(dá)到7.0μm·min-1,電流效率可達(dá)到80 %,鍍層顯微硬度可以達(dá)到HV 565。
熱分析結(jié)果表明,Ni鍍層熔體的最大過(guò)冷度為411 K,Ni-Fe合金鍍層熔體的最大過(guò)冷度為426 K;過(guò)熱度一定時(shí),Ni鍍層熔體和Ni-Fe合金鍍層熔體的過(guò)冷度都隨冷卻速率的提高而增大,冷卻速率越高,試樣完全結(jié)晶所需時(shí)間越短;在冷卻速率一定的情況下,在一定的溫度范圍內(nèi),可以通過(guò)增大過(guò)熱度來(lái)實(shí)現(xiàn)Ni鍍層熔體和Ni-Fe合金鍍層熔體的深過(guò)冷。
