电刷镀Ni-W涂层的高温性能及应用研究

摘要

本文研究了电刷镀Ni-W合金镀层的方法对模具表面进行强化。在优化刷镀工艺参数的基础上,成功地制备了优良性能的Ni-W镀层。通过利用XRD、SEM、NEPHOT-32型金相显微镜和HX-71显微硬度计等设备,测定了常温和高温下镀层硬度、相结构、显微组织和形貌。并利用WS-92型发声划痕仪测定了镀层和基体之间的结合力。本文深入研究了涂层的高温氧化性能、热疲劳和滑动磨损性能,并对其氧化机理和磨损机理进行了深入讨论。根据试验,主要得到以下结论:
　　1.Ni-W合金镀层常温下为晶态和非晶态的混晶态。400℃时完成向晶态转变,并有新相析出,使镀层的硬度达到最大值。
　　2.常温下Ni-W合金镀层与基体结合强度较高,热处理温度达到700℃时镀层与基体的结合力达到最大。
　　3.Ni-W合金镀层在500℃时开始出现较明显的氧化。在600℃以上时,出现椭圆形的氧化起皮,严重破坏了Ni-W合金镀层体系。
　　4.Ni-W合金镀层在600℃以下时,形成致密的NiO氧化膜,阻止了基体的严重氧化,提高了基体的抗氧化能力。
　　5.Ni-W合金镀层的耐磨性明显高于T10钢和Cr12MoV钢基体,约为T10钢的3.3倍,约为Cr12MoV钢的2.9倍。在T10钢上磨损机制主要为磨粒磨损,在Cr12MoV钢上属于粘着磨损。
　　6.Ni-W涂层增强了涂层与基结合力,较好的改善了45钢、3Cr2W8V钢的耐热疲劳性。
　　7.热交变上限温度从500℃提高到700℃,热疲劳破坏显著加重。
　　8.实际应用表明:Ni-W合金镀层应用于轿车连杆成型模具上,提高其寿命50％;应用于车轮成型模具上,工作寿命约是原来的2倍,有着显著的经济效益。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 文献综述

1． 1 引言

1． 2 电刷镀的发展情况

1． 3 电刷镀的基本原理

1． 4 电刷镀技术的一般工艺及作用

1． 5 刷镀溶液

1． 5． 1 合金镀液

1． 5． 2 复合镀液

1． 5． 3 非金态镀液

1． 6 电刷镀工艺研究

1． 6． 1 工艺参数

1． 6． 2 复合镀层工艺

1． 6． 3 大面积精确刷镀新技术

1． 7 刷镀层的强化机理研究

1． 8 应用情况

1． 9 电刷镀涂层的研究进展及方向

1． 10 选题依据及研究内容

1． 11 车轮成型模具的使用现状及失效分析

1． 11． 1 车轮轮辐的加工工艺品

1． 11． 2 成型模模具的失效分析

1． 11． 3 强化车轮成型模模具的试验方案

参考文献

第二章 Ni-W涂层的制备与组织结构

2． 1 引言

2． 2 试验材料及制备方法

2． 2． 1 基体材料及其处理

2． 2． 2 刷镀设备、试剂及工艺

2． 3 不同温度下涂层的组织结构和硬度的变化

2． 3． 1 分析方法

2． 3． 2 不同湿度下的组织结构变化

2． 3． 3 不同温度下显微硬度的变化

2． 4 温度对涂层结合力的影响

2． 5 本章结论

参考文献

第三章 Ni-W涂层的高温氧化特性

3． 1 引言

3． 2 试验方法

3． 3 基体与Ni-W涂层抗氧化性讨论

3． 4 氧化表面SEM观察及氧化动力学

3． 4． 1 Ni-W涂层的氧化表面形貌

3． 4． 2 Ni-W涂层的氧化动力学

3． 5 涂层的氧化机理讨论

3． 6 本章结论

参考文献

第四章 Ni-W涂层的滑动磨损性能

4． 1 引言

4． 2 试验方法

4． 3 磨擦磨损理论

4． 3． 1 粘着磨损一般规律

4． 3． 2 磨粒磨损一般规律

4． 4 滑动磨损试验结果及分析

4． 4． 1涂层的滑动性能分析

4． 4． 2 磨损形貌及磨损机理分析

4． 5 本章结论

参考文献

第五章 Ni-W涂层的热疲劳性能

5． 1 引言

5． 2 试验方法

5． 3 热疲劳结果及分析

5． 4 本章结论

参考文献

第六章 Ni-W涂层在模具上的应用

6． 1 引言

6． 2 Ni-W涂层在轿车连杆成型模上的应用

6． 3 Ni-W涂层在车轮成型模上应用

6． 4 本章结论

参考文献

第七章 结论

致谢