7075/2024铝合金化学镀镍磷二硫化钼复合镀层及性能研究

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铝以及铝合金因为具有密度低、强度高等优点,受到人们的广泛关注,它也因此成为工业生产当中应用量比较大的材料之一。但是由于其又存在表面硬度低、抗磨损性能差等不足而限制了铝以及铝合金的进一步应用。化学复合镀Ni-P-MoS2是一种常用的金属材料表面处理技术,它可以使铝合金保持低密度、高强度等优点,又使其表面拥有良好的耐磨性能,是改变铝合金表面耐磨性能的最有效的方法之一。本论文为了提高7075/2024铝合金表面的耐磨性能,使用化学镀方法在铝合金基体上沉积一层镍磷二硫化钼复合镀层,通过研究镀液成分配比(二硫化钼,表面活性剂)及工艺参数(镀液温度,镀液pH,施镀时间)对镀层沉积速率的影响,确定了7075/2024铝合金化学镀Ni-P-MoS2最佳镀液配比和工艺参数,并对镀层的组织结构、成分、表面形貌进行了分析。为了进一步提高复合镀层的耐摩擦性能,对Ni-P-MoS2复合镀层进行激光微熔处理,通过对比激光微熔处理前后镀层磨损SEM图片,系统的分析了激光微熔处理对复合镀层耐蚀性能的影响。1、7075/2024铝合金化学镀Ni-P-MoS2最佳成分配比和工艺参数为:主盐浓度15g/L,表面活性剂浓度0.2g/L,MoS2浓度14g/L,pH=5.5,时间1.5h,温度80℃。通过XRD、SEM和硬度测试表明,复合镀层与基体结合良好,具有良好的表面形貌。2、在载荷为10N,磨损时间为5min的条件下,研究了MoS2浓度对复合镀层磨损失重的影响。试验结果表明,Ni-P-MoS2复合镀层的磨损量随着MoS2浓度的增加而逐渐降低,当MoS2浓度为16g/L时,7075铝合金和2024铝合金复合镀层的磨损量分别达到1.8mg和2.5mg。摩擦系数实验表明,随着MoS2浓度的增加,复合镀层的摩擦系数随之降低,7075铝合金复合镀层的摩擦系数从0.34(MoS2浓度:8g/L)降低到0.18(MoS2浓度:16g/L);2024铝合金复合镀层的摩擦系数从0.33(MoS2浓度:8g/L)降低到0.16(MoS2浓度:16g/L)。3、对在最佳成分配比以及最佳工艺参数下获得的复合镀层进行激光微熔处理(激光功率:1500w,扫描速度:13mm/s),对经微熔处理后的镀层进行XRD、SEM测试,结果表明,Ni-P-MoS2复合镀层经激光微熔处理后,镀层的晶粒得到细化,在镀层衍射图谱中出现了Ni3P、Ni12P5强化相,这些强化相提高了镀层的耐磨性能;在7075铝合金复合镀层的衍射图谱中还出现了MoNi4的衍射峰,经分析可能是在激光微熔过程中,部分MoS2被高温熔化而与Ni-P形成化合物所致。4、激光微熔处理提高了镀层的耐磨性能。磨损试验表明:7075/2024铝合金复合镀层经过激光微熔处理后,镀层的磨损量小于未经微熔处理镀层的磨损量;激光微熔处理降低了镀层表面粗糙度,因此镀层的摩擦系数也随之降低。
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