论文部分内容阅读
Ni-P合金镀层的制备主要有电镀和化学镀两种方法,电镀技术因具有化学镀技术不能比拟的众多优点而被广泛应用。电喷镀技术是在传统电镀技术基础之上发展起来的一种快速电沉积工艺,具有沉积速度快,镀层表面质量好等优点。本文在自行研制的数控电喷镀机床上对Ni-P合金镀层进行相关工艺试验,并对镀层性能进行检测。首先,介绍了电喷镀金属沉积基本理论,分析了提高极限电流密度的基本方法。在基本理论知识基础之上,分别采用FLUENT软件和ANSYS软件对电喷镀加工区域流场和电场进行仿真分析。FLUENT单相流模型和多相流模型对比分析,确定最终阳极喷嘴设计结构,最后分析镀液流速以及两极间隙对流场的影响。ANSYS软件分析静态下阴极工件表面电流密度分布,研究不同电压以及不同间隙对电流密度分布影响,在此基础之上,结合金属沉积理论,模拟电压为22V,加工间隙为1.0mm时镀层的生长情况。其次,在自行研制的数控电喷镀机床上采用响应曲面法安排Ni-P合金工艺试验,研究电压、镀液温度、两极间隙以及相对运动速度对镀层沉积速度、表面粗糙度、表面硬度的影响,建立回归方程并优选出三组最优工艺组合。最后,转化为多响应问题,得到能同时使镀层沉积速度、表面粗糙度、表面硬度之间保持相对平衡且整体达到最优的工艺参数组合为：电压21V,镀液温度64℃,两极间隙0.8mm,相对运动速度:395mm·min-1。此种工艺条件下,测得镀层平均沉积速度为60.68μm/min,平均表面粗糙度为0.315μm,平均硬度为714.79HV。对该镀层进行适当热处理,镀层结晶方式发生改变,XRD检测400℃时镀层主要为Ni与Ni3P。最后,分析工艺参数和镀层耐磨性能之间的关系。同时,研究不同热处理温度对硬度以及耐磨性能的影响,并根据扫描电镜(SEM)观察的磨痕形貌,分析磨损机制。