電刷鍍nal2o3ni鍍層在海水中的腐蝕磨損試驗(yàn)

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1、2008年西部電鍍涂裝高層論壇論文集電刷鍍n-AI：0。／Ni鍍層在海水中的腐蝕磨損試驗(yàn)梁志杰1謝鳳寬1莊書(shū)娟2(1．裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100072；2．裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造工程系，北京100072)摘要：研究了電刷鍍n—AhO，／Ni鍍層在不同介質(zhì)中腐蝕磨損時(shí)質(zhì)量損失速率與載荷關(guān)系。應(yīng)用掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)分別觀測(cè)了n—Al：O，fNi鍍層在海水中腐蝕磨損后的形貌及成分分析，分析得出n—A1：O，／Ni鍍層腐蝕磨損后表面新增加了cl、Fe、Na、

2、S等元素，鍍層表面除了有犁削溝槽，局部還出現(xiàn)了被海水腐蝕溶解的形貌。通過(guò)腐蝕磨損協(xié)同率計(jì)算得出：n—AhO，tNi鍍層在海水中腐蝕磨損時(shí)，腐蝕與磨損發(fā)生了正協(xié)同作用，但磨損是豐才料流失的主要形式。關(guān)鍵詞：電鍍；腐蝕；磨損磨損、腐蝕和斷裂是機(jī)械零部件、工程構(gòu)件的三大主要破壞形式。腐蝕磨損就是腐蝕環(huán)境中摩擦表面出現(xiàn)的材料流失現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在石油化工、能源交通、農(nóng)機(jī)等行業(yè)的機(jī)械設(shè)備中，腐蝕磨損造成的損失占總腐蝕量的9％，磨損量的5％”1。電屎《鍍技術(shù)嘲是一項(xiàng)以機(jī)械維修為主要目的的表面工程技術(shù)，它因具有設(shè)備輕

3、便、工藝靈活、鍍層種類(lèi)多、對(duì)環(huán)境污染小等一系列優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械零件的不解體現(xiàn)場(chǎng)修理和野外搶修。納米材料是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型材料，因具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等特點(diǎn)，使得納米材料具備了一些新奇特性。將納米微粒與電刷鍍技術(shù)相結(jié)合，制備的納米復(fù)合鍍層有著良好的耐磨性，已經(jīng)成功應(yīng)用于裝備關(guān)鍵零部件的修復(fù)，取得了重大的軍事效益和經(jīng)濟(jì)效益。筆者對(duì)電刷鍍"A1：O，iNi鍍層在海水中的腐蝕磨損行為進(jìn)行試驗(yàn)研究，以考察電刷鍍n—AI：0，／Ni鍍層耐腐蝕磨損性能。1試驗(yàn)材料及方法1．1刷鍍工藝N

4、i基鍍液的主要配方如表1所示。該溶液呈藍(lán)綠色，可嗅到氨水氣味，鎳離子含量為539幾，pH=7．5—7．8，比重1．159／em3，．耗電系數(shù)O．104A·h／din2·“m。n—A1：O，／Ni復(fù)合鍍液中n-A1：O，的含量為209／L。主要成分濃度／(g·LJ)硫酸鎳254檸檬酸銨56醋酸銨23氨水105草酸銨0．1電刷鍍n—A1：0，／Ni鍍層的工藝流程為：鍍前表面處理一電凈一去離子水沖洗一24活化液活化一去離子水沖洗一34活化液活化一去離子水沖洗一無(wú)電擦拭一鍍打底層一無(wú)電擦拭一蛾工作層一鍍后處理

5、。各步驟處理后的標(biāo)準(zhǔn)是工件表面對(duì)水潤(rùn)濕良好、無(wú)干斑或無(wú)掛水珠現(xiàn)象。施鍍時(shí)間為30min，鍍層直徑方向厚度一22—2008年西部電鍍涂裝高層論壇論文集約150批m。其具體工藝流程參見(jiàn)表2。表2電刷鍍n-At20。／Ni_72藝流程和參數(shù)表進(jìn)行施鍍時(shí)，試樣固定在轉(zhuǎn)臺(tái)的卡盤(pán)上作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速可調(diào)，電源采用DSD一100一S型直流刷鍍專(zhuān)用電源?；w材料為45鋼，試件尺寸見(jiàn)圖1?！?．10fJL導(dǎo)=i辛圖1試樣結(jié)構(gòu)尺寸圖將鍍好的n～_A1：O，／Ni鍍層試樣非鍍層部分用石蠟封存好，在超聲波中清洗5rain，晾干

6、，備用。1．2試驗(yàn)設(shè)備腐蝕磨損試驗(yàn)在改進(jìn)的MM200型磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)裝置示意見(jiàn)圖2。試驗(yàn)載荷：100N、200N、300N、400N；滑動(dòng)速度：0．42m／s；磨損時(shí)間：2h；腐蝕介質(zhì)：東海海域天然海水，其主要鹽類(lèi)的含量見(jiàn)表3。利用BS300S電子天平進(jìn)行鍍層腐蝕磨損前后的稱量；采用Quant200掃描電鏡(SEM)及自帶的能譜儀(EDS)，觀察鍍層腐蝕前后的表面形貌及分析鍍層表面的化學(xué)成分。表3海水中主要鹽類(lèi)的含量1009海水中占總鹽度的1009海水中占總鹽度的成分鹽的克數(shù)／g質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％鹽

7、的克數(shù)／g質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％氯化鈉2．721377．8硫酸鉀0．08632．5氯化鎂0．380710．9碳酸鈣O．0123O．3硫酸鎂0．16584．7溴化鎂0．00760．2硫酸鈣O．12603．6合計(jì)3．5100—23—2008年西部電鍍涂裝高層論壇論文集此時(shí)腐蝕與磨損之間起負(fù)協(xié)同作用；若腐蝕與磨損協(xié)同作用對(duì)材料的損失速率沒(méi)有影響，則S=l，此時(shí)腐蝕與磨損之間無(wú)協(xié)同作用。S的絕對(duì)值偏離1越遠(yuǎn)，則協(xié)同作用越強(qiáng)。Ni鍍層在海水中腐蝕磨損協(xié)同作用率見(jiàn)表4。從表4的數(shù)據(jù)可看出，Ni鍍層在海水中腐蝕磨損時(shí)，鍍層的

8、腐蝕磨損失重大于鍍層的純磨損失重與純腐蝕失重之和，計(jì)算得出的協(xié)同作用率均大于1，說(shuō)明Ni鍍層在海水中腐蝕磨損時(shí)，腐蝕與磨損之間起正協(xié)同作用。載荷為100N、200N、300N、400N日,J，W。所占比例分別為75％、72％、68％、65％，?！鱓。所占比例分別為19％、25％、30％、34％?？梢?jiàn)，隨著載荷的增加，純磨損分量w。所占比重減小，協(xié)同作用分量△w。所占比例上升。由此可以得出，Ni鍍層雖然在海水中腐蝕與磨損發(fā)生了正協(xié)同作用，但磨損卻是材料損失