文档介绍：江苏科技大学
本科毕业设计(论文)
学院材料科学与工程
专业金属材料工程
学生姓名
班级学号
指导教师
二零一零年六月
江苏科技大学本科毕业论文
CuCo2Be铜合金表面镀层性能研究
CuCo2Be copper alloy surface coating performance
摘要
铍钴铜合金是一种对应力腐蚀敏感的合金,为提高合金的耐磨性、耐蚀性及抗氧化能力,在现有的条件下,采用普通镀镍工艺。本课题通过对铍钴铜采用普通电镀镀镍工艺的研究,提高合金的性能。本论文重点叙述了电流、电镀时间等参数的选择以及镀层性能分析的研究。加载电流方式有脉冲和直流两种;电镀时间则在1min到50min之间选择;利用维氏硬度MH-5型硬度测试机、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜对不同镀镍工艺参数所得镍镀层的组织结构与性能进行了研究。通过以上镀层的性能分析,直流与脉冲相比较,脉冲电镀阴极动的镀层的表面形貌良好,致密性好,硬度稳定。电镀工艺最佳工艺采用脉冲电镀的阴极搅拌。
关键词:CuCo2Be 、电镀、化学镀、镀镍
Abstract
Keywords: CuCo2Be,Electroplating,Electroless plating,Nickel plated overlay
目录
第一章绪论 1
研究背景 1
表面保护技术 1
热喷涂 2
电镀与化学镀技术 2
气相沉积技术 2
电镀镀镍 2
3
4
化学镀镍 4
以次磷酸钠为还原剂 6
6
已肼为还原剂 6
本文主要内容 6
第二章铍钴铜合金组织及性能 8
铍钴铜合金材料 8
实验条件 8
CuCo2Be的热处理 8
固溶处理 9
时效处理 10
小结 12
第三章镀层工艺研究 13
电镀镀镍工艺 13
13
电镀镍前预处理 13
14
化学镀镍工艺 15
复合镀镍钴合金工艺 1
第四章镀层性能研究 3
镀层孔隙率 3
镀层显微硬度 3
镀层XRD分析 5
镀层能谱分析 7
镀层形貌分析 8
镀层的热震实验 13
小结 13
结论 14
致谢 15
参考文献 16
第一章绪论
研究背景
水平连铸工艺要求结晶器内壁铜套材质要有良好的传热性能、硬度、耐磨性、强度、刚度及高的软化温度、低热膨胀系数。现在水平连铸机结晶器常采用铍钴铜合金作为其结晶器铜套,铍钴铜合金在使用寿命和导热率等方面比模具钢要好。
铍钴铜铜合金是高强度、耐热、导电铜合金。但是铍钴铜是一种对应力腐蚀敏感的合金,其缺陷表现为腐蚀裂纹[1]。有的铜套裂纹呈间断状,有的是周向封闭裂纹,裂纹方向均为垂直于铜套轴心线;铜套从裂纹到进水口区域未被水垢覆盖部分呈紫红色,从裂纹到出口端呈合金本色或呈黑色;裂纹区域无宏观塑性变形。在铍钴铜套端面内外表面温差达到300 ℃,内表面温度高于外表面温度,外表面承受了热拉伸应力,且方向与铜套轴线平行。CuCo2Be 铜套服役中,外表面承受了热拉伸应力;有腐蚀裂纹的铜套其裂纹方向垂直于铜套表面拉伸应力方向,裂纹源在与冷却水接触的外表面,裂纹表面与“隧洞”基体氧化,形成了钝化膜;铜套开裂宏观上是脆性断裂;裂纹沿晶界分布。可以认为铜套在役开裂是应力腐蚀开裂,水中铁离子是造成CuCo2Be铜套钝化膜破裂的影响因素,因而采用防应力腐蚀措施(如改变环境介质,提高冶金质量,进行表面涂镀等),应能控制铜套发生应力腐蚀开裂。铜套服役中开裂、冷却水窜入铜套内,引起中间包钢水喷溅,威胁生产人员及设备的安全,迫使生产中断。铍钴铜套连铸拉成率<56%,报废的主要原因是“划伤”和“钢水烫伤”,并未发现横裂[2]。改进连铸工艺,拉成率分别提高到70%和80%,但铍钴铜套却出现大量横裂。铍钴铜套人口处环状穿透性裂纹[3]是因冷却水侧壁面出现膜态沸腾,导致材料过烧所致,致使其使用寿命还是不尽人意,使其生产成本增高、浪费能源、生产效率低下。
单独只提高铜合金的性能,并不能大幅度提高铜合金的使用用寿命。所以采用表面保护技术提高材料的耐磨性和耐蚀性,在材料表面极易形成一层极薄的钝化膜,因而具有极高的化学稳定性。若能在铜合金结晶器内套表面形成一层耐磨、抗腐蚀、抗氧化的镀层对结晶器的使用寿命的提高将具有重大的意义。
表面保护技术
在采用表面保护技术