2cr1345钢和qal94cu电弧离子镀研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文2Crl3／45钢和0A19-4／Cu电弧离子镀研究摘要使用20世纪80年代自制的电弧离子镀装置，进行了2Crl3／45钢及QAl9—4／Cu、试样温度<600。C的两种同基合金低温电弧离子镀研究。试验结果表明：①两种镀层都有厚约2～3jam的过渡层，从而使镀层一基材呈类冶金结合。延长施镀时间，在沉积层增厚的同时，过渡层也有所增厚。②沉积层化学成分与靶材基本相同。与异质合金沉积的重大区别在于沉积层相当于外延增厚的渗金属层(2Crl3／45钢离子镀沉积层相当于45钢表面渗Cr：QAl9．4／Cu离子镀沉积层相当于纯铜的A1、Fe共渗层)

2、。③由于离子镀可在低于基材相变点的温度下进行，基材组织和性能在施镀过程中基本不变，镀后不需要进行后续热处理，工件畸变量小。加之镀层较厚，即使磨削，也不会使改性层失效，从而消除了离子渗金属难以克服的弱点。④沉积速率与工艺参数及镀材熔点有关。沉积速率随弧电流的增大线性提高并随试样与靶面距离的缩短而提高。QAl9．4／Cu电弧离子镀沉积速率高达1．589m／min。⑤考虑到渗金属层必然存在的成分梯度，有效改性层仅是渗层的一部分，而同基合金离子镀层基本上全部为有效改性层。⑥沉积层晶粒细小并且其成分可通过调整靶材成分控制，甚至可以实现渗金属难于进行的超饱和渗(如QAl9．4

3、／Cu沉积层)。这种工艺太原理工大学硕士研究生学位论文方法可望对多种金属材料实施与渗金属等效的表面改性，使等离子体表面改性技术应用范围明显拓宽。实验结果表明，在本文试验条件下：①无论是2Crl3／45钢还是QAl9．4／Cu，低温电弧离子镀镀层与基材结合强度都很高。这是由于，过渡层的存在使镀层与基材形成类冶金结合。②QAl9—4／Cu镀层组织由含铝的q相及铜一铝、铁一铝化合物以及氧化铝构成，铝的固溶强化和金属化合物的弥散强化使镀层硬度高达220HV005，用于电触头及其他易磨损件，可望使其服役寿命显著提高；而2Crl3／45钢镀层硬度约为450HVo025，逊于电

4、镀铬层，如用于易磨损件，还需进行表面淬火。③2Crl3／45钢镀层主要由Ⅸ相构成，因而其抗腐蚀性能与化学镀铬层相当。因此，2Crl3／45钢同基合金电弧离子镀技术有望取代严重污染环境、危害工人健康的化学镀铬技术。关健词：表面处理，同基合金，低温电弧离子镀，镀层性能太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONARCIONPLATINGOF2CRl3／STEEL45ANDQAL9-4／CUABSTRACTThemechanismofarcionplating(AIP)ofthesamebasiccomponentforbothdepositedlayerandsubs

5、trate(2Crl3onsteel45andQAl9—4oncopper)withthesubstratetemperaturebelow600"Cwasinvesgatedandtheexperimentswerecarriedoutonaself-madeAIPdeviceof1980’S．Itwasshownthat：①Thereexiststhetransitionlayerwiththethicknessabout2～39minthetwoplatingsandthequasi—metallurgyadherenceisformedbetweenthe

6、depositedlayerandthesubstrate．Thelongerthedepositingtimeis，thethickerthedepositedlayerandthetransitionlayerbecome．②Thecompositionofthedepositedlayerissimilartothatoftheplatingandwhat’Smore，thesignificantdistinctionfromthedifferentbasesurfacealloyingliesonthatthedepositlayercanberegard

7、edasmorethickerextendeddiffusionlayer(justlikeCrispermeatedonthesurfaceofsteel45andAI&Feonthesurfaceofcopper)．⑨Theprocessbeingcardedoutbelowthetemperatureofphasetransformation，themicrostructureandpropertiesofsubstratearenottransformedwithliRledistortionandnoadditionalheat．treatment．By

8、reaso