提高连铸机结晶器耐磨性Ni-Fe合金单层电镀技术的研究
【摘要】：
本论文试图研制一种新的、适用于连铸机结晶器上使用的耐磨合金镀层——Ni-Fe合金镀层，并研究合金镀层的耐磨机理。
通过研究确定了适宜的镀液组成、光亮剂和工艺条件。该新电镀工艺经测定，镀液及镀层性能都很理想，而最适宜的镀层是含铁3～5％的Ni-Fe合金。
Ni-Fe合金镀层具有良好的耐磨性(比同厚度镍镀层高两倍以上)，并有低氢脆行为。应用于结晶器上具有优异的特性，镀层的热膨胀系数与铜(铜合金)基体的热膨胀系数非常接近，使得镀层与基体的结合强度极高，镀层耐热性和耐热冲击性非常好，因此结晶器的使用寿命大大提高。
用SEM、XRD、EDS对合金镀层氧化物成分及形貌进行了分析。结果表明，Ni-Fe合金镀层高温氧化服从抛物线规律，氧化速度随着铁含量的增加而增加。随着镀层中铁含量的增加，氧化层中Fe_2O_3逐渐增多。高温下，氧化层中主要为团絮状的NiO；低温下，主要为针状的Fe_2O_3。根据镀层氧化层的成分、形貌，就Ni-Fe合金镀层的高温氧化机理作了一定的探讨。
用X衍射(XRD)分析了合金镀层的结构，通过扫描电镜分析，明确了合金镀层在氧化前后的组织结构变化。Ni-Fe合金镀层与Ni镀层耐磨性的差别是由于Fe对氧化过程及产物的影响，搞清了Ni-Fe合金镀层。应用于结晶器上的耐磨机理后，提出了进一步提高其耐磨耗性能的措施。
【关键词】：结晶器 耐磨性 镍铁合金 单层电镀 添加剂 【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TQ153
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2002.100180
【目录】：
- 中文摘要4-5
- 英文摘要5-9
- 第1章 绪论9-23
- 1．1 选题背景和意义9
- 1．2 合金电镀9-15
- 1．2．1． 合金电镀的发展9-10
- 1．2．2． 合金电镀的应用和分类10-12
- 1．2．3． 电镀合金的特点12
- 1．2．4． 电镀合金研究的内容及存在的问题12-15
- 1．3 Ni-Fe合金镀层的研究15-21
- 1．3．1． 电镀Ni-Fe合金的镀液及工艺条件15-16
- 1．3．2． Ni-Fe合金镀液及镀层性能16-20
- 1．3．3． Ni-Fe合金的电沉积理论20-21
- 1．3．4． Ni-Fe合金镀层耐磨机理21
- 1．4 Ni-Fe合金电镀的现状及待解决的问题21-23
- 1．4．1． Ni-Fe合金电镀研究及应用的国内外现状22
- 1．4．2． 本论文研究方向的确定22
- 1．4．3． 课题研究方向的选取22-23
- 第2章 Ni-Fe合金电镀工艺的研究23-43
- 2．1 电镀Ni-Fe合金镀液及工艺条件的确定23-28
- 2．1．1． 实验方法23
- 2．1．2． 实验结果及讨论23-27
- 2．1．3． 结论27-28
- 2．2 电镀Ni-Fe合金阳极的选择与控制28-32
- 2．2．1． 实验方法28
- 2．2．2． 实验结果及讨论28-32
- 2．2．3． 结论32
- 2．3 Ni-Fe合金镀液添加剂的选择与研究32-34
- 2．3．1． 实验方法32
- 2．3．2． 实验结果及讨论32-34
- 2．2．3． 结论34
- 2．4 杂质对Ni-Fe合金电沉积的影响及其除去方法34-35
- 2．4．1． 实验方法34
- 2．4．2． 杂质对电沉积的影响34-35
- 2．4．3． 杂质离子的除去方法35
- 2．5 镀液性能测试及电沉积理论初探35-39
- 2．5．1． 镀液性能的测试35-39
- 2．5．2． Ni-Fe合金电沉积理论初探39
- 2．6 电镀Ni-Fe合金的试生产39-41
- 2．6．1． 实验室中型槽试验39-41
- 2．6．2． 模拟生产情况41
- 2．7 小结41-43
- 第3章 Ni-Fe合金镀层耐磨性能研究43-62
- 3．1 Ni-Fe合金镀层的性能测测试43-46
- 3．1．1． Ni-Fe合金镀层的加速磨损试验43-46
- 3．1．2． Ni-Fe合金镀层热膨胀系数的测定46
- 3．1．3． Ni-Fe合金镀层热冲击性能的测定46
- 3．2 镀层微观结构的研究46-50
- 3．2．1． SEM研究镀层的形貌47-49
- 3．2．2． IMA分析镀层中的微量元素49-50
- 3．3 Ni-Fe镀层的耐高温氧化性能与耐磨性50-60
- 3．3．1． Ni-Fe合金镀层高温氧化动力学曲线的测定51-54
- 3．3．2． XRD法确定合金镀层高温氧化产物及结晶结构54-60
- 3．3．3． 小结60
- 3．4 提高Ni-Fe合金镀层耐磨性的措施60-61
- 3．5 本章小结61-62
- 结论62-64
- 参考文献64-69
- 附录69-72
- 攻读硕士学位期间发表的论文72-74
- 致谢74
- 个人简历74
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