铸铁电刷镀Ni - P 和Ni 镀层性能研究

发布时间：2018-10-11 22:20

研究利用电刷镀技术对铸铁表面进行刷镀修复。方法在铸铁表面电刷镀Ni 和Ni-P 两种镀层，观察镀层的表面形貌，分析镀层的物相组成，检测镀层结合力、耐磨性及耐蚀性等性能。结果在铸铁表面获得了结合紧密且晶粒大小均匀、致密的Ni-P 刷镀层。Ni 刷镀层较Ni-P 刷镀层晶粒细小，具有较多孔洞，结构疏松。在相同刷镀时间下，Ni-P 刷镀层厚度约为0． 1 mm，是Ni 刷镀层的2 倍; 与基体的结合力为85 N，而Ni 刷镀层结合力为48 N。Ni-P 和Ni 刷镀层均主要由Ni，Fe10． 8Ni 和FeNi3组成，并含有少量的铜。Ni-P 刷镀层的磨损质量和磨损体积最小，具有更好的耐磨性能; Ni 刷镀层由于较疏松，出现了较严重的粘着磨损和擦伤特征。Ni-P 刷镀层的自腐蚀电位最高，腐蚀电流密度最小，具有较好的耐腐蚀性能。结论通过电刷镀可对铸铁表面进行修复，提高其耐蚀和耐磨性能，其中Ni-P 刷镀层的修复效果较好。
铸铁具有成本低、铸造性能好、易加工等优点，是应用广泛的工程材料。铸铁零件，如凸轮轴、曲轴等，在服役期间常遭受表面磨损和变形，导致不能满足尺寸要求。铸铁材料的修复方法有激光合金化、堆焊、刷镀、激光熔覆、等离子熔覆等。其中，堆焊和等离子熔覆热输入量大，零件容易变形; 激光熔覆和合金化受到激光设备和工件形状的限制。如果损坏比较轻微，磨损量在0． 40 mm 以内，一般采用电刷镀的方法进行修复。电刷镀在修复零件时具有设备简单、工艺灵活、沉积速度快和成本低等优点，是机械零件表面修复和强化的主要手段，尤其适用于大型机械零件的现场不解体修复和野外抢修。但是由于铸铁多孔隙，结构疏松，且含碳量高，与镀层的结合力受到影响。在电刷镀液体系中，镍磷镀的耐磨性优于电镀硬铬，具有高的结合强度和较好的耐蚀性，特别适用于精度要求高且要求耐磨的零件和工模具表面强化。
1) 通过电刷镀在铸铁表面获得了结合紧密且晶粒大小均匀、致密的Ni-P 刷镀层。Ni 刷镀层较Ni-P刷镀层晶粒细小，具有较多孔洞，且结构疏松。在相同刷镀时间下，Ni-P 刷镀层约为Ni 刷镀层的2 倍，与基体的结合力较高。
2) 所制备的Ni-P 和Ni 刷镀层的磨损量和磨损体积均较基体小，其中Ni-P 镀层的磨损量和磨损体积最少，耐磨性最好。
3) Ni-P 和Ni 刷镀层的腐蚀倾向均小于基体，且Ni-P 刷镀层的腐蚀速率最小。而Ni 刷镀层由于存在较多空隙，腐蚀速率甚至高于铸铁基体。