电流密度对喷射电沉积Co-Ni-Cr3C2复合镀层组织及性能的影响

摘要

目的研究不同电流密度下,Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层中纳米Cr3C2的含量变化及其对组织性能的影响,确定最佳电流密度。方法采用喷射电沉积的方法,选择不同电流密度(30、40、50、60 A/dm^2)制备Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层。利用SEM、XRD、显微硬度计、摩擦磨损试验机、3D测量激光显微镜对Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层的形貌、成分、结构、硬度和耐磨性能进行研究,并对Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层和Co-Ni合金镀层在不同退火温度下的硬度变化进行比较。结果纳米Cr3C2颗粒的加入未明显改变Co-Ni的异常共沉积,在电流密度为40A/dm^2时,Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层中Cr3C2纳米颗粒的质量分数最高,为12.05%。复合镀层表面凹凸不平,呈瘤状结构。电流密度的增加对复合镀层的成分及相结构影响不大,出现了Co和Cr3C2的衍射峰。Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层的硬度随电流密度的升高,先增大后减小,在电流密度为40 A/dm^2时,硬度最高,为585HV0.05。复合镀层的摩擦系数在电流密度为30、60 A/dm^2时波动较大,在40、50 A/dm^2时波动较小。其磨损体积随电流密度的升高,先减少后增加,在40 A/dm^2时,磨损体积最小。Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层硬度随退火温度的升高,先升高后降低,在退火温度为400℃时,显微硬度最高,为602HV0.05。结论Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层在电流密度发生变化时,其Cr3C2纳米颗粒的沉积量、硬度及耐磨性均发生了变化,在电流密度为40A/dm^2时,沉积量最高,硬度和耐磨性能最佳。此外,Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层在高温退火条件下仍能保持较高的硬度。