毕业设计--B4C对镀铁层组织及性能的影响.doc

B4C对镀铁层组织及性能的影响前言 1 1 镀铁工艺的概述 2 1.1 电镀工艺原理 2 1.2 镀铁工艺 2 1.2.1直流镀铁工艺 2 1.2.2不对称交流-直流电镀铁工艺 3 1.2.3 脉冲电流镀铁工艺 4 1.2.4 电刷镀铁 7 1.3 镀铁工艺的影响因素 7 1.3.1 氯化亚铁浓度对镀层的影响 7 1.3.2 镀液pH对镀层的影响 7 1.3.3 镀液温度对镀层的影响 8 1.3.4 电流密度对镀层的影响 8 1.3.5 硬质颗粒第二相对镀层的影响 9 1.4 镀铁工艺研究现状及存在问题 9 1.5实验的研究目的及意义 10 2 实验内容 11 2.1 实验材料 11 2.2 实验设备和仪器 11 2.3实验过程及方法 12 2.3.1 正交实验的分析确定 12 2.3.2 工艺条件及镀液的配方 13 2.3.3实验步骤 13 2.4性能测试 15 2.4.1 试样制作 15 2.4.2 观察金相组织 15 2.4.3 沉积速率的测定 15 2.4.4 测量显微硬度 16 2.4.5耐磨性的计算 16 3 实验结果及分析 17 3.1 正交试验各因素对耐磨性的影响 17 3.2 正交试验各因素对镀层厚度的影响 19 3.3 正交试验各因素对耐磨性的影响 22 4结论 2 致谢 2 参考文献 2 附录A译文 0 附录B外文文献 43 前言 目前，常见的用于机械零件修复和提高其表面耐磨性的方法主要有喷涂、喷焊、堆焊、镀镍、镀铁、镀铬等表面技术。其中镀铁是电解过程的一种应用，与其他常用修复方法相比较镀铁具有镀速快、镀层硬度高、耐磨性好、镀厚能力强，且提高基体表面的相容性和润湿性，使其与镀层结合力好，此外镀铁成本低、产生的废液对环境的污染小等优点，因此被成功地应用于轴类以及平面类零件因磨损等原因造成尺寸超差的修复。几年来，在我国的修复行业中，镀铁已成为修复磨损件与加工超差工件的重要手段之一。 随着科学技术的发展，单一成分的金属镀层已不能满足使用要求，因此复合镀变为人们研究的重点。当前大多数复合镀都是以镍作为复合镀层的基质金属，然而镍的价格较高，且还是一种战略物资，所以在复合镀层中不使用或少使用镍是复合镀的发展方向之一。由于镀铬与基体结合能力差，对环境污染严重。镀镍、镀铬镀层薄，不能磨损轴类等零件的修复要求。因此铁的复合镀成为发展的重要方向。在金属镀层中添加硬质颗粒的复合镀工艺逐渐兴起，并成为当前国内外研究的热点。 1 镀铁工艺的概述 1.1 电镀工艺原理 镀铁是在FeCl2·4H2O电解质溶液中进行的是将电能转化为化学能在电极上发生氧化还原反应的电化学过程。被镀件为阴极，低碳钢板为阳极，当电极通电以后，在电场力的作用下，带正电荷的铁离子移动到阴极放电区，在经过活化状态的阴极表面上放电。沉积成镀铁层。阳极表面铁原子失去最外层的电子。变成离子状态溶解到电解液中，补充了电解液中铁离子的消耗。溶液中的OH-放电，并析出一定量的氧气。Cl-在铁阳极上的析出电位远大于铁和OH-的析出电位，故Cl-不能放电，只能起到活化阳极表面，促进阳极溶解的作用[1]。 1.2-直流电镀铁和脉冲电流镀铁。 直流电镀铁是指在起镀及过渡至正常沉积的全部过程中，均采用直流电。不对称交流-直流电镀铁是指在起镀时以不对称的交流电(不对称比β为1.3左右)起镀，然后逐渐调节β值到6左右，最终转入直流电镀。由于交流起镀和交流过渡镀均可减少浓差极化，降低镀层内应力，有利于提高镀层与基体的结合强度。对称交流活化处理和不对称交流起镀配合使用，可以获得较高的结合强度。脉冲电流镀铁当零件作为阳极时，可除去电镀形成的镀层，镀层均匀平整，有利于结合；同时，由于部分铁溶解，而减少了浓差极化，减少氢气的析出，镀层内应力低，微裂纹少，与基体面结合良好[2]。综合考虑，在现在的工业生产中大多数都选择对称交流活化处理和不对称交流起镀配合使用以获得较高的结合强度。直流镀铁工艺一般分为起镀、过渡镀、正常镀三个阶段，起镀时采用小电流密度，目的在于获得应力小、硬度低、韧性好且与基体金属结合牢固的底层;过渡镀其目的是使镀层应力平滑增加防止因应力骤变而产生脱层;正常情况下电流密度的选择应根据电解液温度、浓度、酸度和镀层厚度、硬度以及零件形状来综合考虑。直流电镀铁时将被镀零件作阴极低碳钢板(或铂丝等)作阳极，两者浸入电解液中与直流电源的正负极连接。在早期的直流镀铁工艺中，若低温施镀，虽然镀层硬度高，但结合强度低；若高温施镀，虽然结合强度高，但镀层硬度低，不能满足耐磨要求。因此，寻求一种同时兼有高、低温直流镀铁优点的直流镀铁工艺，乃是直流镀铁工艺能否获得实际应用的关键。正是基于这个目的，陈立佳等人研究开发了一种无刻蚀直流镀铁工艺[3]。 实验以JWY-3032型直流稳压电源为电镀电源；以Q