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电沉积与激光电沉积Ni基合金及其复合镀层腐蚀磨损特性研究

贾艳琴  
【摘要】: 电沉积技术是提高机件表面耐磨性和耐蚀性的重要途径,Ni基合金及复合镀层兼有耐磨和耐蚀性能,是用于解决化工、石油、电力等部门机械设备腐蚀磨损问题的可选材料。复合镀层是近年来电沉积领域的重点发展方向,但常规电沉积复合镀层由于第二硬质相的加入,增加了材料的组织不均匀性,在提高镀层耐磨性的同时降低了其耐蚀性能,限制了复合镀层的应用范围。 为进一步发展电沉积技术以得到性能更为优异的镀层,本文将激光技术与电沉积技术相结合,即在电沉积的同时加入激光辐射,在激光功率分别为200W、250W、300W、350W、400W时制备了Ni-W-Co/SiCp复合镀层,实验结果表明:在电沉积过程中加入激光照射,镀层的沉积速度增加了近4倍;激光还改变了镀层的沉积形态,镀层的致密度、硬度和耐蚀性能都有了很大程度的提高;激光功率越大,这种有利作用越明显。 利用失重法评定了常规合金、复合镀层和激光电沉积复合镀层在5%H_2SO_4溶液和5%H_2SO_4+3.5%NaC溶液中的耐腐蚀磨损性能,分别研究了这些镀层在不同的载荷和不同腐蚀介质条件下的腐蚀磨损机理和腐蚀磨损的协同作用。实验结果表明:激光电沉积Ni-W-Co/SiCp复合镀层耐腐蚀磨损性能最佳,在5%H_2SO_4溶液中,Ni-W-Co/SiCp复合镀层的耐腐蚀磨损性能优于Ni-W-Co合金镀层,而在5%H_2SO_4+3.5%NaC溶液中,随着载荷的增大,复合镀层的耐腐蚀磨损性能下降很快,当载荷超过50N后,其性能不如合金镀层。 腐蚀磨损是同时涉及力学因素和电化学因素的复杂的材料的流失过程,通常条件下,腐蚀磨损不是纯磨损和纯腐蚀的简单叠加,还有两者间的协同作用,为定量描述腐蚀与磨损的促进程度、进一步完善腐蚀磨损机理,本文利用腐蚀磨损协同作用率值的大小来分析腐蚀和磨损的交互作用程度,结果表明:本文制备的镀层,在5%H_2SO_4溶液中腐蚀磨损时,机械磨损是造成镀层表面材料流失的主要原因,腐蚀和磨损的协同作用为次要因素。当腐蚀介质中加入3.5%NaCl溶液后,在相同的载荷和滑动速度下,腐蚀与磨损的相互作用加剧,当载荷超过一定值后,腐蚀和磨损的协同作用成为材料流失的主要因素。


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