紧固件表面电镀铬工艺及性能研究

发布时间：2017-08-07 12:02

  本文关键词：紧固件表面电镀铬工艺及性能研究

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【摘要】：近年来,随着对核能开发利用的进一步研究,核能在能源领域的作用越来越重要。世界各国为解决能源危机,实现可持续发展,积极发展核电事业成为必然选择。然而,在核电设备制造方面,我国现有技术跟发达国家相比差距巨大,一些关键设备仍然依赖进口。主泵的设计和制造技术不仅成为制约我国核电事业发展的关键,而且关系到国家巨大的政治利益和经济利益,因此实现核主泵的国产化已经迫在眉睫。由于受工作环境的影响,核主泵紧固件极易发生磨损和腐蚀,大大缩短了其使用寿命,对核主泵的安全稳定运行造成隐患。本文主要针对提高核主泵紧固件表面性能,采用不同工艺参数(CrO3浓度、温度、阴极电流密度),通过直流电镀工艺,在1Cr13钢表面制备单层硬铬涂层。参考ASTM标准以及GB标准,运用扫描电镜、金相显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度计、多功能材料表面性能试验仪、电化学工作站以及精密盐雾试验机对各工艺条件下镀铬层的显微组织、厚度、相结构、硬度、结合强度、耐磨以及耐腐蚀性进行系统的检测和分析,最终得到最优的镀铬表面处理工艺,建立核主泵紧固件镀铬防护涂层的评价方法。试验结果表明:直流电镀工艺的最佳工艺为工艺Ⅱ(CrO3浓度为250g/L,电镀温度为58℃,阴极电流密度为30A/dm2)。该工艺所制备的镀铬层,表面均匀,未出现明显缺陷,镀层与基体间结合良好,镀层厚度达到19.7μm。与1Cr13钢体系的膜基硬度比曲线下降最缓慢,临界载荷达到38.7N,表明基体与镀层结合强度的最高,膜基协同变形的能力最强;其显微硬度相对较高,其值为1174.2HV,远远地高于1Cr13钢基体的硬度;该镀铬层的失重量最小,相对耐磨性最大,平均摩擦系数为0.4092,耐磨性能最优。在3.5%NaCl溶液中,工艺Ⅱ镀铬层电化学腐蚀性能最佳,其腐蚀电流密度icorr比基体1Cr13钢的腐蚀电流密度小1个数量级。经过72h的盐雾腐蚀试验后,该镀铬层未发现明显的腐蚀痕迹,保护评级为10级。
【关键词】：电镀铬 显微组织 结合强度 摩擦磨损 耐蚀性
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ153.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 表面工程技术9-10
• 1.2 电镀及其应用10
• 1.3 镀铬的历史背景及发展状况10-13
• 1.4 电镀铬的基本原理13-14
• 1.5 核主泵发展状况14-15
• 1.5.1 核主泵的特点14-15
• 1.5.2 核主泵的发展趋势15
• 1.6 课题的研究目的及意义15-16
• 1.7 课题的研究内容16-17
• 第2章 试验材料及研究方法17-23
• 2.1 电镀铬层的制备17-19
• 2.1.1 试验材料17
• 2.1.2 试验参数工艺优化17-19
• 2.2 检测方法19-23
• 2.2.1 镀铬层的形貌观察19-20
• 2.2.2 镀铬层的相结构分析20
• 2.2.3 镀铬层的显微硬度分析20
• 2.2.4 镀铬层的结合力测试20
• 2.2.5 镀铬层的摩擦磨损性能测试20-21
• 2.2.6 镀铬层的腐蚀性能测试21-23
• 第3章 试验结果与分析23-58
• 3.1 镀铬层的形貌观察23-30
• 3.1.1 铬层宏观形貌观察23
• 3.1.2 镀铬层表面组织形貌观察23-26
• 3.1.3 镀铬层横截面形貌观察26-30
• 3.2 镀铬层的相结构分析30
• 3.3 镀铬层的显微硬度分析30-36
• 3.3.1 镀铬层显微硬度测试30-35
• 3.3.2 镀铬层膜基体系硬度比的评价35-36
• 3.4 镀铬层结合力评价36-42
• 3.5 镀铬层摩擦磨损性能评价42-48
• 3.5.1 CrO_3浓度对 1Cr13钢表面镀铬层耐磨性能的影响43-45
• 3.5.2 温度对 1Cr13钢表面镀铬层耐磨性能的影响45-46
• 3.5.3 阴极电流密度对 1Cr13钢表面镀铬层耐磨性能的影响46-48
• 3.6 镀铬层腐蚀性能评价48-56
• 3.6.1 镀铬层电化学腐蚀性能研究48-51
• 3.6.2 镀铬层盐雾腐蚀性能的研究51-56
• 3.7 最优镀铬工艺在紧固件上的应用56-58
• 第4章 结论58-59
• 参考文献59-63
• 在学研究成果63-64
• 致谢64

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本文编号：634516