Ni-W-P非晶合金鍍層制備工藝及性能研究.pdf

1、本文以制備高性能Ni-W-P非晶合金鍍層為目的，在對國內(nèi)外技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析、整理的基礎(chǔ)上，充分考慮實(shí)驗過程中的影響因素，采用常規(guī)電沉積法和噴射電沉積法在銅基體上制備了Ni-W-P非晶合金鍍層。
　　在電沉積 Ni-W-P非晶合金鍍層的過程中，研究了所選用鍍液的性能與維護(hù)方案；鍍液成分和工藝參數(shù)對Ni-W-P非晶合金鍍層組織與性能的影響；鎢的引入對電沉積Ni-W-P合金鍍層結(jié)構(gòu)與性能的影響；熱處理溫度對Ni-W-P合金鍍層結(jié)構(gòu)與

2、性能的影響。在噴射電沉積Ni-W-P非晶合金鍍層的過程中，研究了噴射速度、電流密度、溫度和pH值等工藝參數(shù)對噴射電沉積Ni-W-P合金鍍層成分及結(jié)構(gòu)的影響；測定了Ni-W-P合金熱處理前后的結(jié)構(gòu)與性能。采用助熔劑處理技術(shù)和DSC相結(jié)合的方法深入研究了Ni-W-P合金熔體的深過冷方法及其非等溫凝固動力學(xué)規(guī)律；塑性變形對Ni-W-P合金晶體結(jié)構(gòu)及結(jié)晶激活能的影響。
　　研究結(jié)果表明，傳統(tǒng)電沉積 Ni-W-P非晶合金的最佳鍍液配方為硫酸

3、鎳(NiSO4·6H2O)16 g/L，鎢酸鈉(Na2WO4·2H2O)60 g/L，次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O)6 g/L，檸檬酸鈉(C6H5Na3O7·2H2O)80 g/L，硼酸(H3BO3)36 g/L，以及適量的糖精和十二烷基硫酸鈉。該鍍液性能優(yōu)異，其陰極電流效率為32.52％，鍍層均鍍能力為84.7%，深鍍能力為100%，整平能力為47.68%。優(yōu)化的工藝參數(shù)為溫度50±2℃，電流密度為4±0.2 A/dm2，pH=

4、6±0.2。所得Ni-W-P合金鍍層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，鍍層成分含量Ni為70.94 wt.%，W為20.35 wt.%，P為8.71wt.%。
　　與Ni-P合金鍍層相比，W元素的引入使得Ni-W-P鍍層的表面胞狀物更加均勻細(xì)小、沉積速率更快，晶化開始溫度可達(dá)到429.2℃，熱穩(wěn)定性、耐蝕性、熱處理前后硬度等性能均顯著提高。
　　在電沉積過程中，隨著鎢酸鈉含量增加，Ni-W-P合金鍍層的硬度也增加，耐蝕性提高。當(dāng)鎢酸鈉濃度為70

5、g/L的時候，沉積速率和電流效率達(dá)到最大，分別為8.2μm/h和32%；隨著次亞磷酸鈉濃度增加，電流效率逐漸下降，Ni-W-P合金鍍層的耐蝕性逐漸提高，胞狀物尺寸顯著減小。在次亞磷酸鈉為10g/L時，沉積速率可達(dá)到8.7μm/h；隨著檸檬酸鈉濃度的升高，電流效率逐漸下降，Ni-W-P合金鍍層硬度也逐漸下降；當(dāng)檸檬酸鈉為80g/L時，沉積速率最大為8.6μm/h，所得鍍層耐蝕性最好；隨著糖精濃度的增加，Ni-W-P合金鍍層硬度逐漸增加，耐

6、蝕性先增加后減小。鍍層胞狀物尺寸逐漸變小。
　　隨著熱處理溫度的升高，非晶態(tài)鍍層逐漸開始晶化，并有Ni3P、NiW相析出。耐蝕性逐漸變差，經(jīng)700℃保溫1h熱處理后，鍍層的自然腐蝕電流是鍍態(tài)下的30倍左右。隨著熱處理溫度的升高，Ni-W-P合金鍍層的硬度先增加后減小，在600℃時達(dá)到最大為1099.2HV，與鍍態(tài)Ni-W-P合金鍍層比較，硬度提升了近2倍。
　　噴射電沉積Ni-W-P非晶合金鍍層的較佳工藝參數(shù)為：噴射速度3.

7、33m/s、電流密度 DK=25±0.2A/dm2、T=50±2℃、pH=6.5±0.2。所制得的Ni-W-P合金鍍層含 Ni79.24%、W4.28%、P13.96%，呈非晶態(tài)，納米壓痕硬度為4.6GPa。經(jīng)400℃保溫1h后，鍍層由非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，納米壓痕硬度為13.3Gpa，熱處理后鍍層硬度明顯提高。
　　冷卻速率從10 K/min增加到50 K/min時，噴射電沉積 Ni-W-P合金熔體（W5wt.%, P12wt.%）