金屬鍍層許多性能與基體存在很大差異
金屬鍍層許多性能與基體存在很大差異,因而鍍層金相試樣的制備技術難度較高。試樣在制備時,如果不附加特有的保護措施,便會在試樣表層產生“倒角”,即試樣磨面的邊緣為一弧形,磨面和邊緣鍍層不呈平面狀態,在金相觀察分析及顯微拍照時難以對整個鍍層統一聚焦而產生模糊不清的組織,導致觀察分析及顯微拍照工作無法進行。金屬鍍層金相觀察分析的重點在于試樣表層,采用合適的鑲嵌方法,既能防止試樣邊緣“倒角”,又能得到尺寸適當和外形規則的試樣,以利于后續工序。
金相分析是控制金屬鍍層內在質量的重要手段。光學金相技術由于它具有觀察范圍大、使用方便、設備成本低等優點,因此在鍍層的分析中應用廣泛。金相試樣的制備在相當程度上是一個經驗和技巧積累的過程,同時,由于新鍍層和新技術的應用,對金相檢驗方法也提出了進一步的要求。
1.在100-200倍的顯微鏡下觀察,電鍍鉻呈現互相聯通、縱橫交叉的網狀裂紋,這些裂紋不但能夠貯油、潤滑、減摩,而且能提高鍍層硬度,微裂紋電鍍鉻工藝已在轎車減振器中應用,獲得良好效果。但是,用金相顯微鏡觀察失效模具的表面,發現鍍鉻層局部表面存在網狀裂紋,形成的主裂縫沿著原始網狀裂紋而擴展。這是因為鉻層具有很高的硬度而且很脆。在模具受力的過程中,由于局部的形變造成應力集中的地方,是裂縫萌生源。當局部應力大于抗拉強度時,導致鍍層上原有的網狀裂紋進一步擴展開裂成為裂縫,因此,鍍鉻層表面存在的網狀裂紋是導致模具表面出現微裂縫的主要原因。
2.復合鍍層
當化學復合鍍工藝合理時,在Ni-P-SiC復合鍍層的金相組織中,SiC顆粒彌散分布均勻,鍍層與基體結合良好,由于SiC鑲嵌在鍍層中,起到了彌散強化的作用,因此,復合鍍層的硬度和耐磨性增加。鍍層中SiC顆粒的復合量隨鍍液中SiC顆粒含量的增大而增加,通過控制鍍液中SiC顆粒的含量,可獲取不同微粒復合量的Ni-P-SiC復合鍍層。采用光學顯微鏡對鍍層磨痕進行形貌觀察,結果表明,純Ni鍍層表面粗糙不平,邊緣有少量磨屑,中心部位呈嚴重黏著狀態;而電刷鍍Cu/Ni納米復合多層鍍層的磨痕表面較為平整,中心區域出現少量黏著磨損的痕跡。表面分析表明,純Ni鍍層的磨損程度比Cu/Ni復合鍍層要嚴重的多,純Ni鍍層的磨痕表面有許多犁溝出現,其磨損機制為磨屑磨損;而Cu/Ni多層膜的磨痕表面較為平整,呈現明顯的黏著疲勞磨損形貌;這是因為在多層膜與鋼球對磨損的過程中,軟金屬Cu層的對偶件表面轉移黏著,形成轉移膜,使摩擦發生在鍍層與轉移膜之間,形成黏著疲勞磨損。
3 結語
金屬鍍層的許多性能與金相組織有密切的聯系,金相分析技術也是建立在對鍍層微觀組織認識的基礎上。隨著金屬鍍層應用的日益廣泛和研究的深入,鍍層的金相檢驗方法越來越受到重視,在合金鍍層的發展中,金相分析技術將在生產和應用領域發揮更加重要的作用。