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钨合金镀层性能及其发黑研究

张颖  
【摘要】: 钨合金具有许多优异的性能,如装饰性外观、优良的耐蚀性、高耐磨性、高硬度、高热稳定性、高电催化活性和良好的磁性能等,且绿色环保,对环境污染小,可以替代铬镀层广泛应用于各个领域,引起众多学者的关注与研究。因油田中存在相当多的腐蚀介质,对井下设备破坏极其严重。井下设备在使用过程中承受拉伸、弯曲、扭曲等各种负载,对其力学性能要求达到标准。本文选择了在原油开采中经常采用的35CrMo抽油杆作为实验对象,同时选择在生产中应用最广泛的两种钨合金Ni-W-P和Fe-Ni-W镀层,详细研究了电镀钨合金抽油杆在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能及其对材质力学性能的影响。 黑色制件不仅具有装饰性,而且还具有优良的消光性和吸热性,在军工设备,光学仪器、手表等方面有着广泛的应用。在电镀生产过程中,如果遇到突然停电的情况,镀件不能及时从镀液中取出,则镀件变黑色,本文从生产实践中遇到的问题入手,研究了镀层变色的原因,并且对镀层变色机理提出假设,对发黑理论和生产实践具有一定的指导意义。 本论文主要开展以下几个方面的工作: (1)系统研究了钨合金电镀35CrMo抽油杆在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀行为,通过分析腐蚀失重数据,动电位极化曲线扫描以及阻抗谱扫描等手段,对钨合金抽油杆在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性机理进行了探讨。研究发现钨合金抽油杆在NaCl溶液中耐蚀性明显优于没有钨合金镀层的抽油杆基体,经过热处理之后的镀层耐蚀性更好。通过XRD对钨合金镀态以及经过热处理的镀层进行了结构分析,解释了经过热处理后镀层耐蚀性提高的原因, (2)对钨合金电镀抽油杆和钻杆的力学性能进行了研究,通过万能试验机对材质的力学性能进行了测试,对材质基体以及热处理的金相形貌进行了表征,并对断口形貌进行了金相分析。通过与基体的对比试验,证明电镀钨合金没有对抽油杆的力学性能产生影响,且使钻杆的抗扭曲性能有提高。 (3)针对Fe-Ni-W合金镀层在生产过程中的发黑现象进行了系统研究,通过XRD,SEM,DES等手段对镀层变色机理进行了初步探讨,认为黑色膜层的生成是一个吸附过程,是由草酸配合物、铁的氧化物(磁性氧化铁)以及NiO, Ni2O3等镍的氧化物所组成的混合物质。本研究对钨合金镀层发黑理论和生产实践具有一定的指导意义。


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