非晶態(tài)Cr-C合金鍍層的制備及其性能研究.pdf

1、活塞環(huán)是船用柴油機(jī)、汽車發(fā)動機(jī)上的關(guān)鍵零部件,處于高溫、高壓、交變機(jī)械熱負(fù)荷下工作,要求有較好的熱穩(wěn)定性、耐磨性和耐腐蝕性,提高活塞環(huán)使用壽命一直是材料科學(xué)工作者的研究重點(diǎn)。本文采用電沉積方法制備非晶態(tài)Cr-C合金鍍層,對非晶態(tài)超硬Cr鍍層的制備工藝和性能進(jìn)行研究。
　　 分別采用六價鉻鍍液和三價鉻鍍液制備非晶態(tài)Cr鍍層,著重探討六價鉻制備體系中酒石酸添加劑、電流密度、pH值及沉積時間對鍍層結(jié)構(gòu)、組織、硬度及厚度的影響。結(jié)果表明

2、:酒石酸加入量為40g／L,電流密度為20～30A／dm2,pH=2.0時,可得到組織和硬度性能良好的非晶態(tài)Cr-C合金鍍層,鍍層組織致密、無裂紋,含C量為2.67％,硬度為997HV0.025,厚度可達(dá)16μm,打磨重復(fù)施鍍厚度超過20μm；以氯化鉻CrCl3·6H2O為主鹽的三價鉻鍍液,在Dk=25A／dm2,pH=2.0時,可獲得組織較好非晶態(tài)Cr-C鍍層,厚度為7μm左右,重復(fù)施鍍增厚困難,硬度為875.6HV0.025,鍍液穩(wěn)

3、定性較差,實驗結(jié)果重現(xiàn)率不高。
　　 與普通晶態(tài)Cr鍍層相比,非晶態(tài)Cr-C合金鍍層具備更優(yōu)良的性能。劃痕實驗結(jié)果顯示,非晶態(tài)Cr-C鍍層的臨界載荷大于晶態(tài)Cr鍍層,僅由少量鍍層脫落,表明非晶態(tài)Cr-C鍍層結(jié)合力更強(qiáng)；摩擦磨損實驗結(jié)果顯示,相同條件下非晶態(tài)Cr-C鍍層的摩擦系數(shù)和磨損量均明顯低于晶態(tài)Cr鍍層,表明非晶態(tài)Cr-C鍍層有更優(yōu)良的耐磨性能,是由于非晶態(tài)Cr-C鍍層高硬度及原子移動無取向性所致；電化學(xué)實驗結(jié)果顯示,在1m

4、ol／L H2SO4和NaCl溶液中,非晶態(tài)Cr-C鍍層的腐蝕電位均較晶態(tài)Cr鍍層正移,在NaCl溶液中的阻抗譜容抗弧明顯增大,表明非晶態(tài)Cr-C鍍層耐腐蝕性能好于晶態(tài)Cr鍍層,非晶態(tài)鍍層結(jié)構(gòu)和成分均勻,抑制了腐蝕原電池的形成,從而提高了耐腐蝕性。
　　 隨著溫度的升高,非晶態(tài)Cr-C鍍層發(fā)生晶化轉(zhuǎn)變。在晶化過程中,由于微晶強(qiáng)化和Cr7C3、Cr23C6化合物析出彌散強(qiáng)化作用,非晶態(tài)Cr-C鍍層硬度逐漸增大,600℃左右達(dá)到峰值