45鋼表面激光重熔納米晶鎳鍍層組織與性能

噴射電鍍因其具有特殊傳質(zhì)方式，可以在相對(duì)簡(jiǎn)單的條件下獲得各種納米晶體材料，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但用其制備的納米晶體涂層與基體之間的結(jié)合為機(jī)械結(jié)合，極易從基體表面脫離。為了將噴射電鍍鍍層與基材之間的機(jī)械結(jié)合轉(zhuǎn)換為冶金結(jié)合，并保持納米晶尺寸，選用激光對(duì)鍍層進(jìn)行重熔處理，利用其能量密度高、材料逐點(diǎn)熔凝和凝固速度快等特點(diǎn)，獲得具有良好質(zhì)量的納米晶鍍層。采用激光重熔技術(shù)在45鋼表面熔覆納米晶鎳鍍層，研究重熔層的顯微組織及性能。

基體材料為45鋼，試樣尺寸為125mm×20mm×5mm。實(shí)驗(yàn)前，基體材料依次用500#、1000#和2000#金相砂紙打磨拋光后，經(jīng)超聲波清洗30min后用丙酮溶液分別對(duì)其進(jìn)行去脂，酸洗、水洗處理。實(shí)驗(yàn)采用自行研制的噴射電鍍裝置，陽極為鎳棒。在沉積槽內(nèi)，陽極噴嘴豎直對(duì)準(zhǔn)水平放置的陰極基體，噴嘴出口距離基體5mm左右。電解液在過濾泵的驅(qū)動(dòng)下經(jīng)噴嘴垂直噴射到基體上，電解液最后回流至鍍液槽。電鍍工藝參數(shù)為：電流密度70～140A/dm2，噴嘴口徑5mm，電解液噴射速度1m/s，pH=4.0，溫度50℃左右。電解液成分為：NiSO4·6H2O250g·L-1，NiCl2·6H2O60g·L-1，H3BO340g·L-1。

鍍層進(jìn)行正式激光處理前需要在較寬的參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行大量前瞻性試驗(yàn)，選取一組優(yōu)化的工藝參數(shù)為：激光功率1kW，掃描速度0.8m/min，光斑直徑3mm。試驗(yàn)時(shí)，將試樣固定在一塊導(dǎo)熱性能良好的鋼板上，然后置于激光頭下，調(diào)整激光頭的位置，讓激光束光斑對(duì)準(zhǔn)試樣上鍍層的部位。

采用噴射電鍍工藝能夠制備出具有納米范疇的納米晶鎳鍍層。鍍層晶粒的大小與電流密度有關(guān)，隨電流密度的提高，平均晶粒尺寸有減小的趨勢(shì)。采用激光對(duì)納米晶鎳鍍層進(jìn)行重熔處理后，重熔層由熔覆區(qū)、過渡區(qū)和基體組成，熔覆區(qū)與基體形成了良好的冶金結(jié)合。同基體金屬相比，激光重熔層的顯微硬度和耐腐蝕性明顯提高。