冲击载荷作用下电刷镀镀层粘着行为分析-吉林大学学报.PDF

第 31 卷第3 期 \01. 31 No.3 吉林工业大学白，然科学学报 2001 年 7 月 Natural Sciencc Journal of Jilin University of Tcclmology July 2001 文章编号: 1002-378X(2001 )03-0078-04 冲击载荷作用下电刷镀镀层粘着行为分析 吴 丰，李学敏，赵付青 (甘肃工业大学机电工程学院，甘肃兰州 730050) 摘 要:通过对 Ni】 P(Ce) 、 Ni-CL←P(Ce) 模层所做的冲击磨损实验，借助于扫描电子显微镜的 形貌分析，较深入地探讨了电刷镀镀层在冲击状态下的行为，认为镀层表面粘着是其主要冲击 特性之一，并比较了晶态和非晶态镀层的差异。 关键词:冲击;电刷镀;涂层;粘着 中图分类号:TG115 文献标识码:A 电刷镀技术以其设备简单、操作方便、特别适合大型零部件原位现场修复等许多优点而成为重要表 面工程技术之一。电刷镀技术可用于表面修复、表面强化、表面防护等许多方面。本实验选用 Ni-P (Ce)和 Ni-Cu-P( Ce) 两种电刷镀涂层，由于这两种涂层已广泛地应用于工程实际中，所以具有一定的代 表性，实验结果也具有较普遍的意义。电刷镀技术用于没有冲击的低副表面，经检验和运行证明是安 全、可靠的;在有冲击的高副表面，如凸轮机构，也有应用成功的实例，但应用尚不普遍。粘着磨损是一 种重要而常见的磨损形式，是一个十分复杂的现象，与应力状态、工作与润滑条件、表面形貌、材料的组 织结构与性能以及环境与介质的化学作用等一系列因素有关[卜21 。如果能通过实验研究为电刷镀镀 层应用于有冲击的工况提供一些有益的实验结论，将会使电刷镀镇基镀层的应用前景更为广阔。 1 试件制备及实验方法 1. 1 实验设备与实验方法 用电刷镀方法将 Ni-P 和 Ni-Cu-P 两种合金镀于 45 号钢表面，通过在镀液中加入硫酸钳得到稀土 Ce，镀层厚度为 30μm，然后切割成 12 mm 10 mm x 6 mm 的试样。磨损试验在自制悬臂梁式冲击试 验机(3) 上进行。其简单工作原理为:调压器控制交流电动机的转速，利用回转偏心块使悬臂梁上下振 动从而带动冲头冲击试样。试样上的冲击载荷与次数通过应变仪由微机记录。冲头为平底圆柱形r31 直径为 2 mm，材料为 Cr12 合金钢.经整体1卒火，硬度为 HRC60。冲击频率为 27 Hz 左右，冲击载荷为 75 MPa。每种镀层各取 3 个试样为一组，在同一冲击载荷作用下进行试验。每-冲击到一定次数后，从 试验机上取下试样，测试其冲击区域表面的硬度，并分析其成份、表面形貌及结构。 通过 CSM-950 扫描电子显微镜进行镀层成分反形貌分析，由 Perkin-El口ler! Plas-ma 2000 电感桐合 等离子体原子发射光谱仪测定稀土 Ce 的含量。由 D/max-IVA 型 X 射线m射仪及 DXPC/MPC-150 微 区 X 射线衍射仪进行镀层结构分析。 1.2 镀层材料的成分、结构 两种镀层成分的测试结果如表 1 所示，其中镀液中 Ce(SO.j )2 的含量为 0.7 g/Lo 用扫描电镜分析表中所示的合金镀层形貌，两种镀层均呈结晶形态，但 Ni-P 镀层颗粒状组织要比 Ni-Cu-P 致密得多c 从 Ni-P 与 Ni-Cu-P 两种镀层结构的 X 射线ÎÌf射i昔图(见团1)可以看出， N卜Cu-P fJ~ 收稿日期:200 1-0 1-04 作者简介:尖l 扭( 1963 - ).灾，黑 JUf人. tJ升、.\-[ ~k 大学刷ruzc . 79 . 吴 丰等:冲击载荷作用丁电刷皱皱层粘着行为分析 第 3 期 表 1 镀层成分的质量分数 层有间隙相存在，属于晶