一、不銹鋼化學(xué)鎳鎢磷合金層能提高其硬度和耐磨性


  不銹鋼由于硬度較低(200~250HV),耐磨性較差,在不銹鋼制品表面化學(xué)鍍鎳形成的非晶鍍層,在保持不銹鋼原有光澤度的前提下,能提高表面硬度,鎳磷鍍層表面硬度能提高1倍多(約500HV多),而鎳鎢磷鍍層表面硬度能提高2倍多(約700HV)。



二、不銹鋼上化學(xué)鍍鎳鎢磷的前處理


試樣采用316L不銹鋼的前處理。


1. 手工去除機(jī)械加工時(shí)留下的污物。


2. 順逆流2次冷水漂洗,2min.


3. 堿性除油: 含清潔的堿性脫脂浴,70~80℃,15~20min.


4. 熱水沖洗: 70~80℃, 2min.


5. 順逆流2次冷水漂洗,2min.


6. 酸洗: 鹽酸20%~40%(體積分?jǐn)?shù))溶液,室溫,3~5min.


7. 冷水沖洗。


8. 活化: 硝酸15%~25%(體積分?jǐn)?shù)),鹽酸25%~35%(體積分?jǐn)?shù)),水 45%~55%(體積分?jǐn)?shù)),60℃,15~30min.


9. 熱水沖洗: 70~80℃ 2min.


10. 分順逆流2次冷水漂洗,2min.


11. 預(yù)鍍鎳 


   工藝為:氯化鎳  200~250g/L   、 電流密度  16A/d㎡  、溫度    室溫  、鹽酸(37%) 120~150mL/L  、陽(yáng)極  鎳板  、 時(shí)間   2~3 分鐘



三、化學(xué)鍍鎳


表 29.jpg



四、化學(xué)鍍層成分及性能


1. 兩種化學(xué)鍍層成分


 鍍層成分見(jiàn)表4-30.


表 30.jpg


 鍍層成分采用能量色散譜儀(EDS)進(jìn)行分析。


2. 兩種鍍層結(jié)構(gòu)


 采用Philips X'pert MPD Pro型X射線衍射儀進(jìn)行分析,圖譜見(jiàn)圖4-18。由 圖4-18可以看出,2種鍍層的X射線衍射圖為饅頭包狀,是典型的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特征,只是Ni-WP 鍍層的峰比Ni-P鍍層的峰要尖銳,說(shuō)明Ni-W-P 鍍層結(jié)構(gòu)中微晶態(tài)成分占相當(dāng)一部分,分析認(rèn)為這與鍍層中磷含量相對(duì)較低有關(guān)。


圖 18.jpg


3. 鍍層外觀


  試樣施鍍1.5小時(shí)后,2種鍍層都較光滑,有金屬光澤,與原不銹鋼試樣的表面光亮度相當(dāng)。與原不銹鋼樣品相比,Ni-P鍍層的顏色略發(fā)黃,Ni-W-P 鍍層略帶銀白色。


4. 鍍層硬度及耐磨性


 ①. 硬度


  采用Microhardness Tester HV-1000型顯微硬度儀測(cè)得各鍍層的硬度值,見(jiàn)表4-31 。


表 31.jpg


  由表4-31可見(jiàn),化學(xué)鍍兩種合金鍍層Ni-P和Ni-W-P鍍層的硬度比不銹鋼的硬度分別各提高1~2倍。


 ②. 耐磨性


  耐磨性采用牛皮紙?jiān)阱儗由蠁蜗蚰Σ粒捎谟捕忍岣撸c不銹鋼相比,兩種化學(xué)鍍層的耐磨性能和抗劃傷性能有顯著的改善。


5. 結(jié)合力


  采用ASTM B571標(biāo)準(zhǔn)中的熱淬實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)判定。


  ①. 熱淬實(shí)驗(yàn)


  將試樣放入250℃的烘箱中加熱1h后立即放人冷水中,測(cè)試結(jié)果顯示,兩種鍍層都未出現(xiàn)鼓泡或開裂現(xiàn)象,說(shuō)明2種鍍層與基體間的結(jié)合力可以滿足ASTM標(biāo)準(zhǔn)中熱淬實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。


  ②. 網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)


   采用刀尖在試樣表面劃間距0.5mm的多條平行線或矩形網(wǎng)格,刀尖劃痕深至基體,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,2種鍍層均無(wú)開裂脫落現(xiàn)象,說(shuō)明鍍層與基體間的結(jié)合力達(dá)到ASTM標(biāo)準(zhǔn)中網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。


  不銹鋼屬于難鍍基體,要獲得結(jié)合力強(qiáng)的鍍層,對(duì)前處理而言,浸酸活化與預(yù)鍍鎳是否成功是關(guān)鍵所在。浸酸活化的3個(gè)因素:酸的種類、濃度及活化時(shí)間是否成功是關(guān)鍵所在。其中活化時(shí)間最難把握,時(shí)間過(guò)長(zhǎng),導(dǎo)致過(guò)腐蝕而失去光澤,使基體鈍化從而加速氧化膜的生成。時(shí)間過(guò)短,又難以除去附著在基體表面上的致密氧化物薄膜,從而影響鍍層結(jié)合力,時(shí)間以15~30min為最佳。對(duì)預(yù)鍍鎳而言,電流密度是關(guān)鍵,其值過(guò)高,生成結(jié)構(gòu)疏松發(fā)黑的鎳層,其值過(guò)低,也能有效獲得致密且附著力好的鎳層,影響后續(xù)化學(xué)鎳層的質(zhì)量。通過(guò)霍爾槽實(shí)驗(yàn),對(duì)不銹鋼表殼的電流密度值在10~16A/d㎡之間,對(duì)不同產(chǎn)品,其預(yù)鍍鎳電流密度都要通過(guò)霍爾槽實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。


6. 耐腐蝕性


  在3%氯化鈉溶液中,不銹鋼、2種化學(xué)鍍層的試樣在168 小時(shí)后,用肉眼觀察3個(gè)試樣均無(wú)腐蝕現(xiàn)象。沒(méi)有用稱重法進(jìn)行腐蝕速率的定量計(jì)算,只用肉眼進(jìn)行定性判斷。