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摘要：電沉積Ni-P合金鍍層具有優(yōu)異的性能，因此近年來受到了廣泛的重視。本文在研究成功具有工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值的電沉積工藝的基礎(chǔ)上，對電沉積Ni-P合金的初期沉積行為，組織結(jié)構(gòu)，耐蝕及耐磨性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究工作。同時(shí)，本論文對稀土元素在電沉積Ni-P合金過程中的作用進(jìn)行了比較深入的探討。本文提出了在離心力場中高速電沉積的方法，并對離心電沉積(Ni-P)-SiC復(fù)合鍍層的影響因素及鍍層性能進(jìn)行了研究。
利用陰極極化曲線和循環(huán)伏安曲線方法研究了各種添加劑在Ni-P合金鍍層電沉積過程中的電化學(xué)行為。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合分析，確定了鍍液配方(其中含有FM添加劑作為主絡(luò)合劑及2g/L的稀土氯化物)及工藝條件，可以獲得質(zhì)量良好的低磷、中磷和高磷鍍層。 對電沉積Ni-P合金鍍層的初期沉積行為進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)電沉積Ni-P合金的初期沉積行為受到基體材料組織的影響。在退火態(tài)45鋼表面，由于珠光體組織中含有滲碳體相且具有比較高的晶界密度，因而在沉積初期鍍層優(yōu)先在此處形核和生長;鍍層在基體表面是以納米尺度的晶粒聚集在一起形成的聚晶體形式存在的。隨著施鍍時(shí)間的延長，納米晶聚晶體在橫向二維生長的同時(shí)，在納米晶聚晶體的表面上也進(jìn)行著三維方向的新的一層聚晶體的生長;在調(diào)質(zhì)態(tài)45鋼表面，由于其具有比較高的晶界和缺陷密度，因此在沉積初期，納米晶聚晶體的成核密度也較大，從而在二維方向聚晶體的尺度較小，鍍層沉積初期表現(xiàn)為致密細(xì)小的鱗片狀組織。 Ni-P合金鍍層組織結(jié)構(gòu)與鍍層中P含量密切相關(guān)，隨著鍍層中磷含量的增加，鍍層組織由納米晶轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷?通過X-ray，TEM觀察分析了鍍層在熱處理過程中的晶化行為和晶化產(chǎn)物。Ni-10.6wt%P在晶化過程中有六角亞穩(wěn)過渡相Ni_5P_2存在，當(dāng)溫度達(dá)到400℃時(shí)，晶化完全，其晶化過程為：Ni-10.6wt%P(非晶態(tài))→Ni_5P_2亞穩(wěn)相+Ni固溶體→Ni固溶體+Ni_3P;Ni-3.4wt%P鍍層在熱處理過程中有Ni_3P相沉淀析出，且隨熱處理溫度的升高，鎳晶粒逐漸長大。
對電沉積Ni-P合金鍍層的耐蝕性能、鍍層硬度及耐磨性能的研究結(jié)果表明：鍍層的耐蝕性能與鍍層的磷含量密切相關(guān)，在不同的腐蝕介質(zhì)中，磷含量的影響表現(xiàn)出不同的規(guī)律。熱處理后，鍍層的耐蝕性能顯著下降。在鍍態(tài)下，低磷鍍層較高磷的非晶鍍層具有更高的硬度，其耐磨性能也顯著高于高磷鍍層。鍍層經(jīng)熱處理后，由于Ni_3P的析出使鍍層硬度得以提高;低磷鍍層和高磷鍍層在熱處理后的耐磨性能差別不大。電沉積NiP合金鍍層的摩擦系數(shù)及磨損機(jī)理與所加載荷有關(guān)，隨著載荷 增大，其磨損形式從輕微磨損，轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸p，繼續(xù)增大載荷，最后發(fā)展為粘著 磨損。 通過在鍍液中添加一定量的稀土元素，研究了稀土元素對電沉積NIP合金鍍液 和鍍層性能的影響。
結(jié)果表明：在電沉積Ni-P合金鍍液中添加一定量的稀土化合 物能夠提高 NiP合金鍍液和鍍層的性能，稀土添加量為 Zg/L時(shí)，鍍層的耐蝕性能 最好。在鍍液中添加一定量的稀土，并未使鍍層的含P量升高，稀土也不共沉積 于NIP合金中。稀土元素改善電沉積NIP合金鍍液和鍍層性能的原因是由于稀土 離子在電極界面的特性吸附，增大了陰極極化。 自行研制了離心高速電沉積裝置。用該裝置進(jìn)行了離心電沉積Ni-P及 陽iP)
復(fù)合鍍層的試驗(yàn)，研究了工藝參數(shù)對鍍層成份及鍍層性能的影響。研究結(jié)果表明：用離心電沉積方法能夠增大電沉積NIP合金的速度;影響鍍層中磷含量 的因素主要有pH值、電流密度等。離心電沉積(NI卜SIC復(fù)合鍍層中的a 含量 遠(yuǎn)大于常規(guī)電沉積;而且復(fù)合鍍層中8 微粒分布均勻;鍍層中8 含量隨溫度升 高而降低，隨電流密度、鍍液中a 含量及陰極旋轉(zhuǎn)速度增大而增大;pH值對鍍 層中出 含量影響不大;鍍層硬度、耐磨性得到提高，復(fù)合鍍層中 S i C含量越多， 復(fù)合鍍層的硬度和耐磨性越好。
