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新型Ni-P合金镀层材料的研究进展(3)

时间:2013-08-07 15:55 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:论文部落 点击次数:


  2.2.1复合镀层的结合力
  镀层基体的结合强度是镀层最基本的性能,是镀层能否获得工程应用的首要前提,镀层和基体的结合就是以金属键结合。镀层和基体的结合力强度与PTFE的含量的多少有关。在复合镀层中如果有不同相的粒子存在,则必然导致其结合力下降,但在含有PTFE的复合镀层中,随着PTFE的含量的升高,其结合力增强,当Ni-P-PTFE复合镀层中PTFE的体积分数在25~30%时,其结合力的大小至少与Ni-P镀层保持同一良好水平,甚至比Ni-P镀层的稍高。当Ni-P-PTFE复合镀层中PTFE的体积分数等于30%时,其结合力还未出现下降的情况[21]。出现这种情况的原因可能是软质的PTFE粒子在外界力的作用下,容易变形且吸收的量的变化较大,从而抑制了镀层的脱落。当其体积分数超过30%之后,镀层和基体的结合力变差,极易起皮、脱落。当PTFE的体积分数达到50%时,镀层极易脱落[21]。
  2.2.2复合镀层的硬度
  Ni-P-PTFE复合镀层未经热处理时的镀层硬度为500Hv,与硬化合金钢差不多,经热处理之后由于镀层的时效硬化,硬度提高,最高可达1030Hv左右[22]。由于经热处理会破坏镀层内部的PTFE,镀层的质量也就下降,所以Ni-P-PTFE镀层一般不经过热处理。复合镀层的硬度与镀层中PTFE的含量有关,随PTFE含量的增加而降低,复合镀层的硬度下降,其原因是镀层中分散着大量较软的PTFE,容易产生变形且降低了镀层的有效承载面积。经计算证明,当PTFE的体积分数为15%时,镀层镍磷基体的横截面积降低25%;当含PTFE的体积分数为25%时,则镀层镍磷基体的横截面积降低近60%[23]。所以复合镀层的硬度随着PTFE的含量的改变而改变。
  2.2.3复合镀层的耐腐蚀性能
  至今为止研究者对复合镀层的耐腐蚀性能进行了不少的研究。在复合化学镀层中,相对于镍磷Ni-P镀层,复合镀层的耐腐蚀性能较低,随着PTFE的含量的增加,复合镀层的耐腐蚀性能变差。不同的环境对复合镀层耐腐蚀性能的影响不同,如复合镀层在浓硝酸中的耐腐蚀性能稍微低于Ni-P合金镀层,但还算良好。由于PTFE是一种化学惰性的聚合物,有比较良好的耐腐蚀性。在Ni-P-PTFE中,PTFE对镀层孔隙率的影响是PTFE对复合镀层耐腐蚀性能的影响的根本原因。镀层的孔隙率是指单位面积镀层表面至基体的细小孔道数,反应镀层的致密程度。镀层的孔隙率的多少直接影响镀层在各种腐蚀性介质中的耐腐蚀性能[24],孔隙率愈小,耐腐蚀性能越好。由于化学Ni-P-PTFE合金镀层属阴极性防护层,其孔隙率远大于均匀腐蚀速率,所以孔隙率愈小,耐腐蚀性能越好。
  2.2.4复合镀层的摩擦磨损性能
  在化学镀层中,良好的摩擦磨损性属于Ni-P-PTFE复合镀层主要性能之一。为了防止滑动接触表面粘着现象的发生,人们通常采用润滑剂,但在许多情况下,润滑剂会带来环境污染或由于条件限制不能使用润滑剂,这时可以用Ni-P-PTFE复合镀层,其含因有PTFE而具有良好的及减磨效果。Ni-P合金镀层有良好的耐磨性能是由镀层中磷提供了自然平滑性,而含有PTFE的Ni-P-PTFE复合镀层有着比Ni-P合金镀层更优异的耐磨性能,一般情况下,化学镀层的摩擦系数随PTFE的含量的升高而先降低后略有提高。当PTFE的质量分数达9%时,摩擦系数最低[25]。经热处理可以使Ni-P-PTFE复合镀层的耐磨性能明显高于Ni-P合金镀层,从而表现出更优异的耐磨性能。
  3展望
  Ni-P合金具有很好的耐磨、耐腐蚀性,已被广泛应用于交通、航空航天、塑料机械、印刷机械等领域;还用于化学仪器、照相机、各种医疗器械和化工设备等的制造。
  Ni-P-PTFE复合镀层中的PTFE的体积分数为30%时,此复合镀层具有Ni-P合金镀层的各种良好的性能,同时具有良好的结合力和优良的耐摩擦磨损性能以及比较高的硬度,并且保持了较良好的耐腐蚀性能和不粘性等特征,是一种具有自润滑功能的镀层。这种复合镀层的应用日益扩大,如它已被用于工业、交通运输、日常生活等众多方面。在抽油杆上施镀Ni-P-PTFE复合镀层[26],在塑料模具进行化学复合镀[27],利用它的耐磨耐腐蚀性能及不粘性等特征,可以延长这些用具的使用寿命且效果显著。Ni-P-PTFE复合镀层还可以应用在不锈钢的大多物件[28]。在交通及印刷方面,Ni-P-PTFE复合镀层可用于座椅安全带、磁盘上的齿轮及打印机和复印机的磨损部件、电子开关等地方。除此之外,由于其是一种具有自润滑功能的镀层,所以可以用于一些不能使用润滑剂的场合,如在日常生活方面,可用于厨具、食品等,可发挥镀层耐腐蚀、憎水、憎油的特征,有利于保洁。总之,Ni-P-PTFE复合镀层具有广泛的用途,已被用于各种行业。

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