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非晶态Cr-Fe-C合金镀层的研究

作　者: 尹志娟
导　师: 席慧智
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 材料学
关键词: 非晶态三价铬电镀热处理镀层性能
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 147次
引　用: 2次
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内容摘要

非晶态Cr-C镀层成分均匀、结构均匀，因具有优于传统铬镀层的性能而备受重视。非晶态Cr-C镀层的显微硬度和耐磨性都明显高于传统铬镀层，特别是其显微硬度在一定温度范围内随温度的升高而升高，其硬度最高可达1800HV左右，有望成为高温环境下耐磨、耐蚀零件的有效处理方法。此外，传统的六价铬镀铬对人体和环境造成极大危害，目前在美、日等工业发达国家已全面禁止使用；随着环保意识的不断增强，传统的六价铬镀铬在我国也面临被淘汰的严酷现实。为了取代重污染的六价铬电镀，三价铬镀铬是目前最有发展前景的替代工艺之一，Cr³⁺离子的毒害污染仅为Cr⁶⁺离子的百分之一，因而得到人们的广泛关注。本文选取高温环境下服役且需要高硬度、高耐磨性的4Cr10Si2Mo内燃机气阀钢为实验材料（阴极），采用以Cr³⁺离子为主的镀液，在工件表面电沉积非晶态Cr-Fe-C合金镀层。镀液以硫酸铬和硫酸氨作为主盐和导电盐，用草酸氨作络合剂；为了适应工程化应用，阳极材料选用SUS304钢（即0Cr18Ni9）。通过改变络合剂的含量、电流密度和电镀时间，在阴极上沉积了不同厚度的非晶态Cr-Fe-C镀层。对上述工艺制备的镀铬层，进行了外观、晶体结构、厚度、硬度及耐蚀性的检测。在选定工艺下制备的镀层为半光泽银灰色的非晶态Cr-Fe-C合金镀层，其沉积速率较快、镀层较厚，且镀层的耐蚀性较好。最后对所制备的非晶态镀层进行了不同温度的热处理，并对热处理后的镀层进行了显微硬度和XRD分析。结果表明，热处理时随着温度的升高出现明显的硬化现象。其主要原因是由于镀层的非晶态结构在加热时发生了晶化转变，在形成高硬度碳化物的同时引起了内应力的增高。

全文目录

第1章绪论  10-36
  1.1 前言  10-11
  1.2 非晶态材料的发展状况及应用  11-17
    1.2.1 非晶态合金的研究现状  11-12
    1.2.2 非晶态材料的特性及应用  12-16
    1.2.3 非晶态材料的发展趋势  16-17
  1.3 非晶态镀层的制备  17-22
    1.3.1 非晶态镀层的发展  17-18
    1.3.2 非晶态镀层的制备方法  18-20
    1.3.3 非晶态金属的种类  20-22
  1.4 电镀非晶态铬镀层  22-34
    1.4.1 非晶态电镀层的形成机制  22-25
    1.4.2 国内外三价铬镀铬研究状况  25-29
    1.4.3 非晶态镀铬层的优异性能  29-30
    1.4.4 非晶态镀铬层的结构变化对硬度的影响  30-31
    1.4.5 三价铬电镀特性  31-33
    1.4.6 电镀非晶铬工艺  33-34
  1.5 非晶态镀铬层的应用前景  34
  1.6 本文的研究内容和预期目标  34-36
    1.6.1 本文的研究内容  34-35
    1.6.2 本实验的预期目标  35-36
第2章电镀非晶态 Cr-C合金镀层的工艺研究  36-45
  2.1 实验原理  36-37
    2.1.1 三价铬镀铬的电化学基础  36
    2.1.2 镀液的主要成分及作用  36-37
  2.2 阴阳极的选择  37-38
    2.2.1 阳极选择  37
    2.2.2 阴极的选择  37-38
  2.3 镀液的配制  38-39
  2.4 实验仪器  39
  2.5 实验内容  39-40
  2.6 镀液维护  40-42
    2.6.1 杂质金属离子的防止方法  41
    2.6.2 常见故障纠正方法  41-42
  2.7 工艺条件的优化  42-44
    2.7.1 pH值的影响  42-43
    2.7.2 温度的影响  43
    2.7.3 搅拌的影响  43
    2.7.4 电流密度的影响  43-44
  2.8 本章小结  44-45
第3章非晶态 Cr-C合金镀层性能研究  45-62
  3.1 镀层的外观检验  45-52
    3.1.1 镀层的外观质量  45
    3.1.2 镀层的表面和断面形貌  45-52
  3.2 镀层的相分析  52-56
    3.2.1 X射线衍射(XRD)分析  52-53
    3.2.2 镀层的能谱分析  53-56
  3.3 镀层的厚度测定  56-58
    3.3.1 沉积速率的测定  56-57
    3.3.2 镀层厚度的测定  57
    3.3.3 pH值对沉积速率的影响  57-58
  3.4 镀层的硬度测量  58-59
  3.5 镀层的耐蚀性检验  59-60
  3.6 本章小结  60-62
第4章非晶态合金镀层的热处理  62-69
  4.1 镀层的热处理过程  62-63
  4.2 热处理温度对镀层显微硬度影响  63-65
  4.3 热处理温度对镀层结构的影响  65-67
  4.4 本章小结  67-69
结论  69-70
参考文献  70-75
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  75-76
致谢  76

非晶态Cr-Fe-C合金镀层的研究

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