電刷鍍技術(shù)論文(2)
電刷鍍技術(shù)論文
電刷鍍技術(shù)論文篇二
正交試驗(yàn)優(yōu)化復(fù)合電刷鍍鎳鐵―金剛石工藝
摘要： 為了獲得復(fù)合電刷鍍鎳鐵―金剛石的最佳工藝參數(shù)，采用正交實(shí)驗(yàn)方法研究施鍍電壓等工藝參數(shù)對(duì)鍍層的厚度及鍍層中金剛石含量的影響。結(jié)果表明：當(dāng)施鍍電壓為12V，施鍍溫度為50℃，鍍筆與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為10m/min，鍍液中金剛石含量達(dá)到30g/l時(shí)能夠獲得光亮平整的鎳鐵―金剛石復(fù)合鍍層，施鍍60min，鍍層中金剛石含量為11.20%，鍍層厚度為33.60μm。鍍層的顯微硬度為HV870，鍍層具有較高的耐磨性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞： 復(fù)合電刷鍍;鍍層;正交試驗(yàn)
中圖分類號(hào)：TQ153 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311(2014)24-0318-02
0 引言
電刷鍍技術(shù)是提高機(jī)械裝備零部件性能與維修、再制造中廣泛采用的一種表面技術(shù)。由于單一金屬或合金鍍層在耐磨性及高溫性能等方面的局限性，在金屬基體中加入細(xì)小的超硬材料粒子的復(fù)合電刷鍍技術(shù)近年來(lái)得到了發(fā)展[1]。復(fù)合電刷鍍是利用電刷鍍的方法使鍍液中的不溶性固體微粒共沉積到被鍍基質(zhì)表面形成復(fù)合鍍層的一種新的復(fù)合鍍方法[2]。常用的不溶性固體顆粒包括：非金屬元素、金屬氧化物、陶瓷等。由于不溶性固體顆粒在復(fù)合鍍層中的強(qiáng)化作用，使復(fù)合鍍層具有很好的耐磨、耐蝕性能，因而復(fù)合刷鍍層具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。
目前，國(guó)內(nèi)外都在積極開(kāi)展復(fù)合電刷鍍的研究，馬亞軍[4]等人開(kāi)展了鎳基納米Al2O3粉末復(fù)合電刷鍍鍍層耐磨性的研究，李衛(wèi)紅[5]等人對(duì)電刷鍍Ni-PTFE復(fù)合鍍層工藝進(jìn)行研究，但對(duì)復(fù)合電刷鍍鎳鐵―金剛石的研究較少，本文利用復(fù)合電刷鍍技術(shù)在45#鋼基體上制備了鎳鐵―金剛石復(fù)合鍍層，采用正交試驗(yàn)方法研究施鍍電壓、施鍍溫度等工藝參數(shù)對(duì)鍍層的厚度和鍍層中金剛石含量的影響，確定了復(fù)合電刷鍍鎳鐵―金剛石的最佳工藝參數(shù)。
1 試驗(yàn)材料及方法
1.1 設(shè)備 本試驗(yàn)采用的主要設(shè)備有：SD-30B型刷鍍電源，SYB-2型輸液泵，HCC-18型磁性測(cè)厚儀，leco-334型碳硫分析儀，HX-500型顯微硬度儀，XS204電子天平，MM200型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。
1.2 復(fù)合鍍液配方 復(fù)合電刷鍍液鎳鐵―金剛石鍍液配方如下：
1.3 工藝流程 預(yù)處理(金剛石酸洗、工件除油除銹)――清洗――電凈――清洗――活化――清洗――刷鍍過(guò)渡層――清洗――刷鍍工作層――清洗――鍍后處理――清洗――干燥。
金剛石預(yù)處理過(guò)程為：采用0.5-1μm的金剛石微粉放在稀硝酸中煮沸20min，冷卻后用蒸餾水沖洗至中性，放在真空爐中烘干。在電凈前，試樣用砂紙、丙酮除油除銹，電凈時(shí)，采用1號(hào)電凈液，工件接負(fù)極，鍍筆接正極，電壓12V;活化時(shí)，采用2號(hào)活化液，鍍筆接負(fù)極，工件接正極，電壓14V，該鍍液配方無(wú)需打底層，在不同工藝參數(shù)下直接刷鍍鎳鐵―金剛石鍍層。
1.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)中采用正交試驗(yàn)方法，考查了施鍍電壓、施鍍溫度、鍍筆與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度及鍍液中金剛石含量等參數(shù)，在不考慮各因素的交互作用的前提下，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)方案，見(jiàn)表1，考查各因素對(duì)鍍層的厚度及鍍層中金剛石含量的影響。
1.5 檢測(cè)方法 用HCC―18型磁性測(cè)厚儀測(cè)量鍍層的厚度，用leco-334型碳硫分析儀測(cè)量鍍層中金剛石的含量，用HX-500型顯微硬度儀測(cè)量鍍層的顯微硬度，測(cè)量時(shí)加載時(shí)間30S，利用MM200型磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)量鍍層的耐磨損性能。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果 L9(34)正交試驗(yàn)考查鍍層的厚度及鍍層中金剛石的含量的試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
2.2 工藝參數(shù)對(duì)鍍層厚度的影響 表3所示為不同的因素、水平下鍍層厚度的均值和極差。從表3可以看到，鍍層的厚度在施鍍電壓的影響下2水平均值達(dá)到最高;在施鍍溫度的影響下3水平均值達(dá)到最高;在鍍筆與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的影響下1水平均值達(dá)到最高;在鍍液中金剛石含量的影響下2水平均值達(dá)到最高。也就是說(shuō)復(fù)合電刷鍍鎳鐵―金剛石復(fù)合鍍層在60min內(nèi)鍍層厚度達(dá)到最大時(shí)的最優(yōu)工藝參數(shù)為A2B3C1D2，即：施鍍電壓為12V，施鍍溫度為50℃，鍍筆與工件的相對(duì)速度為10m/min，鍍液中金剛石含量為30g/L。在相同因素下，3個(gè)厚度均值之間的極差代表了該因素對(duì)鍍層厚度的影響程度，從表3中可以看到，各因素對(duì)鍍層厚度的影響從大到小順序?yàn)椋篈>B>C>D。即對(duì)鍍層厚度影響最大的是施鍍電壓，其次是施鍍溫度和鍍筆與工件的相對(duì)速度，鍍液中金剛石含量對(duì)鍍層厚度影響較小。
2.3 工藝參數(shù)對(duì)鍍層中金剛石含量的影響 表4所示為不同因素、水平下復(fù)合電刷鍍鍍層中金剛石含量均值與極差。從表4中可以看出，當(dāng)施鍍電壓為12V，施鍍溫度為50℃，鍍筆與工件的相對(duì)速度為10m/min，鍍液中金剛石含量為30g/L時(shí)，鍍層中金剛石含量為最大。
2.4 鍍層的硬度 圖1所示為復(fù)合電刷鍍鎳鐵―金剛石復(fù)合鍍層的顯微硬度?？梢?jiàn)，復(fù)合鍍層的硬度是普通鎳鍍層的3倍，這是由于金剛石微粉在復(fù)合鍍層中均勻分布，提高了鍍層的顯微硬度。
2.5 涂層的耐磨性能 試件刷鍍后在MM200型耐磨試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行干磨損試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，在相同條件下，鎳鐵―金剛石復(fù)合鍍層磨痕寬度(d)比普通鍍鎳層磨痕寬度(d)窄得多，由此可以看出鎳與金剛石復(fù)合刷鍍層具有較高的耐磨性，比鎳刷鍍層的耐磨性高近6倍。
3 結(jié)論
?、贋榈玫竭m宜的鍍層厚度和較高的金剛石含量，復(fù)合電刷鍍鎳鐵―金剛石最佳工藝參數(shù)為：施鍍電壓為12V，
施鍍溫度為50℃，鍍筆與工件的相對(duì)速度為10m/min，鍍液中金剛石含量為30g/L。
?、阪囪F―金剛石復(fù)合鍍層具有較高的硬度和耐磨性。
③復(fù)合電刷鍍鎳鐵―金剛石工藝簡(jiǎn)單，具有廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐濱士，董世運(yùn)，馬世寧，等.n-Al2O3/Ni復(fù)合刷鍍層的組織和摩擦磨損特性[J].材料保護(hù)，2002，35(6)：6-9.
[2]郭鶴桐，張三元.復(fù)合鍍層[M].天津：天津大學(xué)出版社，1991：8-11.
[3]馬亞軍，朱張校.電刷鍍技術(shù)研究的最新進(jìn)展[J].表面技術(shù)，2001，30(6)：5-7.
[4]馬亞軍，朱張校.鎳基納米Al2O3粉末復(fù)合電刷鍍鍍層的耐磨性[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，42(4)：498-500.
[5]李衛(wèi)紅，周細(xì)應(yīng)，徐洲，等.電刷鍍Ni-PTFE復(fù)合鍍層工藝研究[J].電鍍與涂飾，2008，27(1)：27-29.
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