论文部分内容阅读
非晶态复合镀层凭借结构上的特殊性，因而具有良好的综合力学性能，近年来受到了科研工作者的广泛关注。梯度功能材料(FGM)是应现代工业的要求而发展起来的全新型材料之一，其内部成分和结构的相容性可有效地提高镀层与基体间的结合强度，改善了镀层的耐蚀耐磨性能。稀土由于具备良好的物理、化学、电、磁和光学性能，在复合沉积过程中，能起到改善镀液性质、促进工艺过程、净化组织界面、提高镀层质量的作用，目前，稀土已经成功地应用在电镀、热镀锌、转化膜及化学热处理等表面处理方法中。本文以LY12硬铝合金为基体，采用电沉积的方法，分别制备出晶态、非晶态以及梯度Ni-W-ZrO2复合镀层。确定了ZrO2微粒及稀土Y(NO3)3的添加浓度，利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X-Ray衍射仪(XRD)、显微硬度、腐蚀试验、摩擦磨损性测试以及氧化称重等检测手段，测试分析了镀层微观结构、镀层成分、硬度、耐蚀性、耐磨性以及抗高温氧化性。实验结果表明：当ZrO2微粒的添加浓度为40g/L时，Ni-W-ZrO2复合镀层硬度及耐磨性达到最佳。稀土Y(NO3)3的添加可以提高Ni-W-ZrO2复合镀层硬度和耐蚀性能，当Y(NO3)3添加量为1.5g/L时，复合镀层的综合性能最好。研究发现，Ni-W-ZrO2复合镀层结构和性能与镀层中W含量密切相关，改变镀液中钨酸钠含量可制备出非晶态及梯度Ni-W-ZrO2复合镀层。SEM、EDS及XRD测试结果表明，当镀层中W%＞44%时，镀层结构为非晶态。非晶态Ni-W-ZrO2复合镀层是一个以镍为溶剂，以钨为溶质的置换型固溶体。梯度Ni-W-ZrO2复合镀层沿镀层生长方向，W含量逐渐增加，镀层由晶态逐步过渡为非晶结构，W含量呈连续梯度分布。由于非晶态及梯度复合镀层的非晶结构，对其进行热处理后发现，经400℃热处理1h后，镀层结晶化程度明显提高，复合镀层由非晶态结构向晶态结构转变并析出Ni4W相，镀层的硬度和耐蚀性得到提高；梯度Ni-W-ZrO2复合镀层特殊结构可加强基体与镀层结合强度，并且有效减少镀层的孔隙率，进一步改善镀层的耐蚀性及摩擦磨损性能等。