文档介绍：外文译文
电沉积Co–Ni–Al2O3复合镀层微观结构及高温性能
在金属和合金中掺入第二相惰性陶瓷颗粒制备得到的复合镀层能够在很大程度上改善材料的表面硬度、强度、耐磨性、高温耐受性、磁性和催化活性等表面机械特性以及其他物理、化学性能。因此, 在材料表面镀覆一层复合材料是一种经济而有效的材料表面改性手段。和传统的制备复合镀层的等离子喷涂、内部氧化、表面注入、热挤压法等方法相比, 复合电沉积法具有明显的优势。这种方法不但可以通过调节电解参数, 精确地控制陶瓷颗粒在金属基体中的含量和空间分布, 而且材料制备过程中不涉及高温高压, 不会改变金属和粒子各自的性能。常作为第二强化相的惰性颗粒有Al2O3, ZrO2, SiC, SiO2 等,而Al2O 3 颗粒具有成本低廉, 化学稳定性好, 高温硬度高等优点。常用做高温合金的Co2N i 合金, 所形成的固溶体, 具有良好的高温强度和抗高温氧化性能。但由于钴的成本较高, 低温(200℃~ 600℃) 的屈服强度较低, 比重较镍基合金约大10 % 。这些都在不同程度上影响了钴基高温合金的广泛使用。因此, 为了进一步提高钴镍合金的高温性能, 降低钴含量来节约成本, 本文中研究了在氨基磺酸盐电解液中利用复合电沉积的方法制备Co-Ni-Al2O3 复合镀层。并研究了该复合镀层的表面形貌和微观晶体结构以及它的高温耐磨性、高温抗氧化能力和热物理性质等高温特性。
电沉积制备Co-Ni-Al2O3复合镀层所用的氨基磺酸盐电解液含有200g/l~ 300g/lCo(NH2SO3) 2·4H2O , 300g/l~ 350g/l N i (NH2SO3)2·4H2O , 以及20 m l/l 甲酰胺。平均粒径为0. 5 Lm 的а-Al2O3 颗粒加入到该电解液中, 并使用超声波分散以及加入阳离子表面活性剂来阻滞颗粒在电解液中的团聚。复合镀层厚度为1. 5 mm~ 2. 0 mm。通过采用SEM , EDS,A FM 和XRD 等分析测试方法, 研究了Co-Ni-Al2O3 复合镀层的表面微观形貌、相组成和晶体结构。
维氏硬度测试采用A KA SH I 型硬度测试仪在100 g 载荷下测量。高温耐磨性测试利用端面磨损机在300℃, 载荷为20 kg 下, 采用GCr15 为摩擦副的条件下进行30 m in 的磨损测试, 用单位面积上的磨损量来表征复合镀层的耐磨性。在700℃的空气炉中进行高温氧化实验(周期性加热) , 利用增重法测定随时间的延长, 样品单位面积上的增重。热膨胀系数采用N ZSCH402C 热膨胀仪在50℃~ 400℃的温度范围内测试。热导率采用激光热导仪进行测试, 测试温度范围为150℃~ 400℃。
2 结果与讨论
2. 1 材料表面微观形貌和结构
(a) Ni-16Co; (b) Ni-40Co; (c) Ni-78Co; (d) Ni-20Co- vol.% Al2O3 ;
(e) Ni-42Co- vol.% Al O ; (f) Ni-80Co- vol.% Al2O3 .
图1 Co-Ni 和Co-Ni-Al2O3 镀层的SEM 照片
图1 为Co-Ni 镀层和Co-Ni-Al2O3 镀层的SEM 形貌照片。通过对比, 从图中发现: Co-Ni 镀