鈦鎳形狀記憶合金電化學(xué)拋光研究.pdf

1、本文對(duì)鈦鎳合金電化學(xué)拋光工藝作了初步的探索,研究了鈦鎳合金在有機(jī)體系溶液中的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,并在此基礎(chǔ)上對(duì)比分析了不同的表面處理對(duì)鈦鎳合金性能的影響.判斷電化學(xué)拋光效果的好壞一般以表面質(zhì)量的變化為依據(jù),主要是通過兩個(gè)定量指標(biāo),即表面粗糙度和表面光澤度來衡量,但兩個(gè)指標(biāo)往往會(huì)出現(xiàn)不一致的趨勢(shì),給最終表面質(zhì)量的評(píng)判帶來了一定的難度.為使材料表面有一個(gè)統(tǒng)一的、相對(duì)全面的定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),本文首次提出了相對(duì)表面光整度(Rlr)這一新的表面質(zhì)量綜合評(píng)

2、價(jià)指標(biāo).相對(duì)表面光整度(Rlr)的物理意義在于:材料的表面狀態(tài)改變后,若相對(duì)表面光整度為正,則材料的表面質(zhì)量提高,數(shù)值越大則表面質(zhì)量提高程度越大;反之,若相對(duì)表面光整度為負(fù),則材料的表面質(zhì)量下降,數(shù)值越負(fù)則表面質(zhì)量下降程度越大.合金最終表面質(zhì)量的評(píng)價(jià)可以以相對(duì)表面光整度為基礎(chǔ),結(jié)合表面粗糙度和表面光澤度綜合考慮.對(duì)八種成分的電化學(xué)拋光液的研究結(jié)果表明,甲醇-高氯酸體系、氨磺酸-甲酰氨體系及甲醇-硫酸體系具有相對(duì)較好的拋光效果,有可能適用

3、于鈦鎳合金.在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用正交試驗(yàn)法,應(yīng)用L<,9>(3<'4>)正交表對(duì)上述三種電化學(xué)拋光溶液作了詳細(xì)研究.我們選擇甲醇-高氯酸體系作進(jìn)一步的研究,通過加入添加劑以期能提高電化學(xué)拋光后的表面性能.除了電化學(xué)拋光液外,影響鈦鎳合金電化學(xué)拋光的還有溫度、電流密度、陰陽(yáng)極間距及電化學(xué)拋光液的流動(dòng)等諸多因素.從電化學(xué)拋光液溫度對(duì)陽(yáng)極金屬電化學(xué)拋光過程的影響看,試樣的拋光速度與溫度成正比,溫度越高,反應(yīng)速度越快,金屬溶解量越大,兩者之間大體符

4、合高斯關(guān)系.拋光溫度與表面粗糙度之間大體上均符合二次指數(shù)關(guān)系,拋光溫度與表面反射率之間則符合Sigmoidal(反曲)關(guān)系.鈦鎳合金拋光電壓與拋光電流密度之間大致符合二次指數(shù)規(guī)律,而拋光速度與電流密度之間則大體上遵循直線規(guī)律,即隨著電流密度的提高,合金的拋光速度呈線性上升.合金拋光速度與拋光時(shí)間之間大體上遵循Sigmoidal(反曲)規(guī)律.首次運(yùn)用循環(huán)伏安和極化曲線法研究了鈦鎳合金在有機(jī)體系中的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理.鈦鎳合金電化學(xué)光整機(jī)理研究

5、表明,鈦鎳合金的電化學(xué)拋光特性曲線與典型的電化學(xué)拋光特性曲線有顯著不同,不存在穩(wěn)定的電流平臺(tái)區(qū).當(dāng)試樣在低電位區(qū)拋光時(shí),拋光速度為反應(yīng)產(chǎn)物通過粘滯層的擴(kuò)散速度所控制;而當(dāng)試樣在高電位區(qū)拋光時(shí),則以蝕坑機(jī)制為主.在鈦鎳合金電化學(xué)拋光時(shí),產(chǎn)生拋光效果的機(jī)理可分為二部分.比較粗大的不平度(大于1微米)的去除屬于宏觀平整拋光范疇,與粘滯層有關(guān);較細(xì)的不平度的去除(不大于1微米)則屬于微觀光澤拋光范疇,與金屬表面氧化膜的形成有關(guān).對(duì)經(jīng)不同表面處理

6、后的鈦鎳合金表面俄歇能譜和X射線光電子能譜分析結(jié)果表明:Ti、Ni、O三種元素沿合金表面的分布曲線都基本類似,表面鈦元素的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎳元素的含量,但氧化層的厚度不同,且經(jīng)電化學(xué)拋光后的合金表面具有更低的鎳含量.電化學(xué)拋光在一定程度上降低了表面粗糙度,提高了表面光澤度,降低了顯微硬度,并有提高鈦鎳合金力學(xué)性能指標(biāo)(抗拉強(qiáng)度及疲勞壽命)的趨勢(shì),但對(duì)鈦鎳合金的相變溫度無明顯影響.與酸洗、機(jī)械處理及熱氧化處理后的表面相比,鈦鎳合金電化學(xué)拋光表