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激光重熔45钢纳米晶镍镀层

导读: 同基体金属相比,激光重熔层的显微硬度和耐腐蚀性明显提高。

  喷射电镀因其具有特殊传质方式,可以在相对简单的条件下获得各种纳米晶体材料,具有工艺简单、操作方便和成本低廉等优点,但用其制备的纳米晶体涂层与基体之间的结合为机械结合,极易从基体表面脱离。为了将喷射电镀镀层与基材之间的机械结合转换为冶金结合,并保持纳米晶尺寸,选用激光对镀层进行重熔处理,利用其能量密度高、材料逐点熔凝和凝固速度快等特点,获得具有良好质量的纳米晶镀层。采用激光重熔技术在45钢表面熔覆纳米晶镍镀层,研究重熔层的显微组织及性能。

  基体材料为45钢,试样尺寸为125mm×20mm×5mm。实验前,基体材料依次用500#、1000#和2000#金相砂纸打磨抛光后,经超声波清洗30min后用丙酮溶液分别对其进行去脂,酸洗、水洗处理。实验采用自行研制的喷射电镀装置,阳极为镍棒。在沉积槽内,阳极喷嘴竖直对准水平放置的阴极基体,喷嘴出口距离基体5mm左右。电解液在过滤泵的驱动下经喷嘴垂直喷射到基体上,电解液最后回流至镀液槽。电镀工艺参数为:电流密度70~140A/dm2,喷嘴口径5mm,电解液喷射速度1m/s,pH=4.0,温度50℃左右。电解液成分为:NiSO4·6H2O250g·L-1,NiCl2·6H2O60g·L-1,H3BO340g·L-1。

  镀层进行正式激光处理前需要在较宽的参数范围内进行大量前瞻性试验,选取一组优化的工艺参数为:激光功率1kW,扫描速度0.8m/min,光斑直径3mm。试验时,将试样固定在一块导热性能良好的钢板上,然后置于激光头下,调整激光头的位置,让激光束光斑对准试样上镀层的部位。

  采用喷射电镀工艺能够制备出具有纳米范畴的纳米晶镍镀层。镀层晶粒的大小与电流密度有关,随电流密度的提高,平均晶粒尺寸有减小的趋势。采用激光对纳米晶镍镀层进行重熔处理后,重熔层由熔覆区、过渡区和基体组成,熔覆区与基体形成了良好的冶金结合。同基体金属相比,激光重熔层的显微硬度和耐腐蚀性明显提高。

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