45#鋼表面耐磨自潤滑復(fù)合鍍層的制備與機理研究.pdf

1、化學(xué)鍍鎳方法以其工藝簡便、成本低、鍍層厚度均勻、可大面積鍍覆等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，然而，隨著技術(shù)不斷發(fā)展與實際生產(chǎn)工程中需要，又逐步發(fā)展具有特定功能的復(fù)合鍍層。利用納米材料的一些獨特的性能，結(jié)合傳統(tǒng)表面技術(shù)制備表面納米顆粒增強復(fù)合鍍層的研究成為當(dāng)今材料表面領(lǐng)域的熱點課題之一。本文結(jié)合這兩項技術(shù)的特點，在45＃鋼表面化學(xué)鍍層中復(fù)合納米Al2O3粒子和PTFE粒子，研究制備具有高耐磨和自潤滑性能的化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)，以滿足企業(yè)實際生產(chǎn)

2、的需要。
　　 主要運用顯微硬度計、金相顯微鏡、SEM、XRD和摩擦磨損試驗機等檢測手段對實驗樣品的組織結(jié)構(gòu)、表面形貌、顯微硬度、耐磨性能及其機理進行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明：
　　 實驗優(yōu)化出的化學(xué)鍍配方為：硫酸鎳25g/L，次亞磷酸鈉30g/L，乳酸25ml/L，檸檬酸5g/L，乙酸鈉15g/L，氨基乙酸3g/L，硫脲3～5mg/L,pH=4.8，溫度88±2℃：納米Al2O3的加入量為2～3g/L，PTFE乳液的加入量

3、為10ml/L。利用優(yōu)化了的制備技術(shù)，在45#鋼表面成功制備出具有納米Al2O3增強、PTFE復(fù)合減摩的高耐磨和低摩擦系數(shù)的Ni-P-Al2O3-PTFE復(fù)合鍍層。
　　 實驗制備的Ni-P、Ni-P-Al2O3、Ni-P-PTFE和Ni-P-Al2O3-PTFE等鍍層鍍態(tài)時為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，Ni-P非晶態(tài)鍍層硬度為516HV,Ni-P-PTFE非晶態(tài)鍍層的硬度為380HV，Ni-P-Al2O3非晶態(tài)鍍層硬度為684HV，Ni-P-

4、Al2O3-PTFE非晶態(tài)鍍層的硬度為452HV。經(jīng)過熱處理后鍍層在300℃時開始晶化，到400℃時其鍍層全部轉(zhuǎn)化為晶態(tài)；Ni-P合金鍍層的硬度經(jīng)過400℃熱處理后達到最大值894HV；Ni-P-Al2O3復(fù)合鍍層400℃熱處理后達到最大值1215HV；因為PTFE的熔點為327℃，Ni-P-Al2O3-PTFE多元復(fù)合鍍層375℃處理的硬度是894HV,400℃處理的硬度是1187HV，鍍層的硬度大幅提高，證明鍍層中PTFE的氣化逸出

5、，蒸發(fā)溫度是375℃，使鍍層的自潤滑性能降低，因此本實驗選擇350℃熱處理一小時，可以得到相對較高的硬度756HV，同時不會破壞鍍層中的PTFE。制備的Ni-P-Al2O3-PTFE鍍層經(jīng)過350℃×1h熱處理后其磨損量為1.6mg，摩擦系數(shù)為0.11，表現(xiàn)出了優(yōu)良的綜合耐磨性能。
　　 Ni-P-Al2O3-PTFE復(fù)合鍍層中，高硬度的納米Al2O3通過復(fù)合沉積與鎳磷鍍層構(gòu)成復(fù)合相，提高了鍍層的硬度及耐磨性能；而PTFE粒子由