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不锈钢基体上Ni-HAP复合镀层结合强度的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-14  浏览次数:22 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网讯息出炉:羟基磷灰石(HAP)是一种重要的生物活性材料,将高强度不锈钢发展至超高强度Ub1800MPa),同时具有良好

  中华不锈钢网讯息出炉:羟基磷灰石(HAP)是一种重要的生物活性材料,将高强度不锈钢发展至超高强度Ub>1800MPa),同时具有良好的塑性和韧性(§> 15%,KIc>100MPam1/2),在航空航天等国防尖端领域存在着广泛而迫切的应用需求前景,如飞机的一些重要结构件和火箭壳体的性能要求不断提高,对不锈钢的强度、韧性提出了更高的要求,但目前尚无具有超高强度-高韧性匹配的实用不锈钢种。本文在分析几种宇航用高合金钢成分(主要是C和Mo元素)和强度、韧性的基础上,初步探索研制出一种新型超高强度-高韧性马氏体沉淀硬化不锈钢,并对其组织和力学性能进行了分析。
  
  1新型马氏体沉淀硬化不锈钢成分选择 是从得到的几种典型钢种的成分和力学性能,用其对抗拉强度进行多元线性回归分析,得到下式:可以看出,影响抗拉强度的王要因素是C和Mo,AC=0. 10%可使强度提高300MPa,而△Mo=1%可使强度提高100MPa用表1对断裂韧度进行多元线性回归分析,得到下式:Kic=―674.6(C%)+18.63(Ni%)―2.52(Co%)+可以看出,加入Co使断裂韧度降低,这在AFC-77钢中已显示出来,而加入Ni则有效改善材料的断裂韧度。从冲击韧性看,Ni与Co配合应用于钢中,会有效提高钢的韧性 。
  
  因此应用二次硬化提高强度和Ni与Co搭配增加韧性,有希望实现不锈钢的超高强度-高韧性匹配。
  
  几种典型钢种的成分和力学性能1121 2新型马氏体沉淀硬化不锈钢的力学性能新型超高强度-高韧性马氏体沉淀硬化不锈钢采用双真空熔炼。将锻材加工成金相试样、硬度试样、拉伸试样、冲击试样和三点弯曲(断裂韧度Kic)试样,热处理后测量材料力学性能,并观察显微组织。与骨骼、牙齿的无机成分极为相似,具有良好的生物相容性,埋入人体后易与新生骨结合,所以HAP已广泛应用于临床医学,作为人工骨骼、牙齿的替换材料。但在过去,大多采用等离子喷涂的方法来制造生物活性材料,而HAP的脆性大,易从惰性材料上剥落而严重影响质量。本文主要研究将HAP粒子与金属Ni共沉积在不锈钢基体上,不锈钢含有Cr和较多的稳定奥氏体元素Ni耐蚀性好,具有高的塑性。易加工成型,亦无毒,而且其在医疗上已有广泛应用。虽然在不锈钢电镀方面国内外已进行过大量的研究,但在不锈钢基体上进行复合电镀处理却较少报道本研究采用有效的预处理方法将Ni-HAP复合镀层与不锈钢牢固结合起来,使之在临床医学得以应用。给出了N-HAP复合镀层在不锈钢基体上电镀的工艺参数及预处理方法,使N-HAP复合镀层的应用成为可能。
  
  中华不锈钢网讯息出炉:前处理工艺的比较方法结合力普通酸活化差酸活化+预镀差阳极活化+预镀较差阴极活化+预镀良好浸蚀+阴极活化+预镀优经比较分析,采用阴极活化的基体与镀层的结合力最好。这是因为在阴极活化时试样表面的氧化物如:NiO、Cr23等致密的氧化膜被还原的结果。
  
  阴极活化工艺室温电压,V在阴极活化前我们将试件在硫酸(10%,60°C)中浸蚀30min81,使不锈钢上的氧化皮在阴极活化前已变得疏松,阴极活化更有效。为了能进一步提高结合力,我们采用了预镀工艺,防止试样表面产生影响结合力的接触镍,经预镀后的试样立即带电入镀槽。
  
  2.3工艺参数对镀层结合力的影响复合镀液组成及工艺对工艺参数pH值、T进行分组实验,如所硬度和厚度随pH值、T变化均具有峰值,从试验中我们可看出:当pH值过高时镀层光亮不均,结合力差,过高的Dk使镀层容易烧焦,而过低时,镀层不够光亮。在研究中我们选用一定的搅拌速度,采用在镀槽中加档板的方法,使HAP粒子能在镀液中均匀分散,形成悬浊液,由可看出粒子在镀层中分布均匀。依此我们得出使镀层具有最佳性能及与基体有最佳结合力的工艺参数。
  
  2.4HAP粒子的含量对结合力及镀层性能的影响在Watt液中依次加入20、30、40、50、60、70、80、90g/LHAP粒子,做成试样并采用锉刀法测试其性能,得出当HAP含量达到40g/L时结合力良好,显微硬度达312.所以本实验取HAP含量为40g/L.研究表明HAP含量过大,使Ni与基体的结合力大大下降。
  
  3结论Ni/HAP复合镀层表面状态H2SO4浸蚀十阴极活化十预镀十带电入槽。(2)不锈钢基体表面Ni-HAP复合镀层的最佳工艺条件见23(3)研究表明,当镀液中复合粒子浓度超过40g/L时,镀层结合力随粒子浓度的增加而下降。中华不锈钢网讯息出炉

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