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銅基電鍍Ni-P合金熱處理性能的研究
楊杰,趙祖欣,張修慶,尚淑珍
(華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院承壓系統(tǒng)安全科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海200237)
摘要：研究了熱處理溫度對(duì)銅基電鍍Ni-P合金鍍層硬度和耐磨性的影響，并對(duì)各鍍層的組織、表面形貌與磨痕進(jìn)行了觀察,對(duì)鍍層的性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明：隨熱處理溫度升高，鍍層中生長出沿電流線方向的柱狀晶，400℃熱處理時(shí)，柱狀晶組織均勻致密;隨熱處理溫度升高，硬度與耐磨性呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，且變化規(guī)律基本一致。
關(guān)鍵詞：結(jié)晶器;Ni-P合金;耐磨性;熱處理;硬度
中圖分類號(hào)：TQ153;TG113.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-3814(2011)14-0151-03
連鑄結(jié)晶器是將鋼水冷卻成鋼坯的核心部件，工作時(shí)長期處于機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的綜合作用下，工作條件極為惡劣[1]。在各大鋼鐵企業(yè)中，一個(gè)一直亟須解決的問題是如何得到高效、長壽命的連鑄結(jié)晶器，而其表面鍍層的性能優(yōu)劣起著決定性的作用。
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)連鑄結(jié)晶器表面鍍層的性能也提出了越來越高的要求。許多學(xué)者一直致力于此項(xiàng)研究，以求得到性能優(yōu)良、壽命長的結(jié)晶器[2-5]。結(jié)晶器工作溫度一般在400℃以上，在使用時(shí)往往對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚菊撐慕Y(jié)合這個(gè)特點(diǎn)，對(duì)鍍層進(jìn)行不同溫度的熱處理，并對(duì)熱處理后鍍層的硬度、耐磨性進(jìn)行測(cè)量，得到了熱處理溫度對(duì)硬度與耐磨性的影響規(guī)律。對(duì)各鍍層的金相組織進(jìn)行觀察，從組織生長的角度對(duì)這種規(guī)律的產(chǎn)生進(jìn)行了闡述。
1·實(shí)驗(yàn)部分
1.1鍍層制備
鍍液配方：硫酸鎳240g/L，氯化鎳45g/L，亞磷酸15g/L，硼酸35g/L，調(diào)節(jié)pH=1.1～1.2，加入適量潤濕劑，在電流密度為2A/dm2、溫度為70℃的條件下施鍍2h。將鍍層進(jìn)行1h熱處理，隨爐冷卻至室溫。電鍍時(shí)采用純鎳板為陽極，采用經(jīng)過鍍前預(yù)處理的尺寸為30mm×8mm×10mm的純銅塊做陰極。
1.2鍍層性能測(cè)試
用HXD-1000TM型顯微硬度計(jì)測(cè)定鍍層的顯微硬度，載荷980N，保壓時(shí)間15s，取5次測(cè)試的平均值作為鍍層的顯微硬度。在MMS-2A型微機(jī)控制摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上對(duì)不同鍍層進(jìn)行無潤滑條件的摩擦磨損試驗(yàn)，對(duì)偶件下試樣選用準(zhǔn)35mm的GCr15圓環(huán)，其硬度為58～62HRC。上試樣為表面鍍覆Ni-P合金鍍層的銅塊，其尺寸為30mm×8mm×10mm。干摩擦條件下載荷為200N，磨損時(shí)間10min，轉(zhuǎn)動(dòng)速度200r/min。磨損試驗(yàn)結(jié)束后，用JXD-B型讀數(shù)顯微鏡測(cè)量磨痕寬度，根據(jù)公式計(jì)算出磨損體積損失，并用以表征磨損率。用Nikon80i高分辨率金相顯微鏡對(duì)鍍層形貌與磨痕進(jìn)行觀察。
式中：R為磨痕截面扇形半徑;L為磨痕長度;b為磨痕寬度。
