关键词：化学复合镀;;纳米氧化铝;;纳米石墨;;耐磨性
摘 要：钢领是环锭纺细纱机中一个被大量使用的关键性消耗零件,但是国产钢领使用性能不佳、寿命不长,本文通过对钢领进行化学复合镀的表面处理提高其耐磨性能。通过单因素实验得到了化学镀基础镀液的优化工艺参数,主盐硫酸镍浓度25g/L,还原剂次磷酸钠浓度30g/L,温度87±2℃,pH值4.6。通过两次正交实验得到了化学复合镀所需要的两种纳米粒子Al203和石墨Gr的添加量分别为6g/L、2g/L。根据优化了的的化学镀工艺,以20#钢为基体制备了 Ni-P-Al203耐磨复合镀层、Ni-P-Gr自润滑复合镀层和具有纳米Al203增强、Gr复合减摩的高耐磨和低摩擦系数的Ni-P-Al2O3-Gr复合镀层。并且采用金相显微镜、X射线衍射仪、数显显微硬度计对镀层的表面形貌、组织结构、显微硬度进行分析,使用MG-2000型摩擦磨损试验机对镀层的摩擦磨损性能进行了分析并初步探讨了不同复合镀层的磨损机理。实验制备的Ni-P镀层、Ni-P-Al2O3复合镀层、Ni-P-Gr复合镀层、Ni-P-Al203-Gr复合镀层在镀态时均为非晶态结构,在镀态下以上四种镀层的显微维氏硬度分别为:507HV、724HV、380HV、470HV。经过热处理后镀层开始晶化,到400℃时镀层结构均转化为晶态析出镍磷合金金属间化合物Ni3P,由于Ni3P颗粒细小且分散,位错运动受到很大阻力,Ni3P起到弥散沉淀强化作用,四种复合镀层硬度均达到最大值,Ni-P-Al203(1250HV)、Ni-P(946HV)、Ni-P-Al2O3-Gr(840HV)、Ni-P-Gr(600HV)。当温度继续升高时,镀层硬度开始下降,所以选择400℃热处理一小时。制备的Ni-P-Al203-Gr复合镀层经过400℃ × 1 h的热处理后磨损量为1.7mg,摩擦系数为0.13,表现出很好的综合耐磨性能。Ni-P-Al203-Gr复合镀层中,高硬度的纳米A1203通过复合沉积与镍磷层组成复合相,提高了镀层的硬度及耐磨性能;而Gr粒子由于具有良好的自润滑性能,复合镀层在受到摩擦时,石墨粒子可通过自身的层状剥离开始在镀层表面铺展,一定时间后形成厚度均匀的减磨层,使复合镀层摩擦系数小而平稳;两种粒子协同作用使Ni-P-Al203-Gr复合镀层具有高的耐磨性能和减摩性能。
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