【文章內(nèi)容簡介】 。但是以肼為還原劑的化學鍍鎳層外觀、抗蝕性、硬度、耐磨性都不如鎳—磷和鎳—硼合金鍍層。 本文主要內(nèi)容鈹鈷銅銅合金在水平連鑄結晶器鈹鈷銅套件上應用，其工作的環(huán)境較為惡劣，在高溫達 400℃的溫度，且銅套件的內(nèi)外溫差達 300℃。銅合金應具有在高溫下保持較高的強度、韌性、耐磨性、耐蝕性和導熱性。本課題主要通過對鈹鈷銅銅合金進行電鍍鍍鎳 [7]，研究加載電流方式和電鍍方式，通過性能測試，對電鍍工藝進行摸索，確定合適的電鍍工藝方式。在該工藝下進行一系列以時間為參數(shù)的電鍍，對鍍件的鍍層性能進行表面形貌、物相分析和硬度、導電率、結合力及孔隙率測定，從各方面分析鍍層的性能，從而得出適合鈹鈷銅合金的電鍍工藝。此外，還欲通過對鈹鈷銅合金電鍍 NiCo 復合鍍層和化學鍍鎳兩種工藝進行簡單的試鍍，與電鍍鎳（純鎳）中脈沖電鍍的鍍層性能進行比較。第二章 鈹鈷銅合金組織及性能 鈹鈷銅合金材料鈹鈷銅銅合金具有良好的導熱性能和硬度，作為水平連鑄結晶器銅套件具有優(yōu)越的性能。鈹鈷銅銅合金是高強度、耐熱、導電銅合金。此材料的合金元素 Co、Be 的價格昂貴，所以其合金應用成本很高。合金 CuCo2Be 的主要物理和機械性能：硬度200HV30，軟化溫度 500℃，導電率%。CuCo2Be 既有較高的硬度和強度，又有較高的導熱率，且軟化溫度也較高，抗熱疲勞性好，綜合性能最佳。CuCo2Be 合金成分其成分為 Co2~%；~%；其余為銅。雜質含量要求 Fe+Ni%，其他雜志元素總量%。其生產(chǎn)工藝是真空熔煉—金屬模鑄錠—冷熱鍛造—固溶處理—時效處理—機加工。 實驗條件實驗中應用水磨砂紙為 P150、P1500 和 P2022；金相砂紙為 WA10(0104)；Al 2O3粉末；金剛石研磨膏（）；FeCl 3 鹽酸溶液（FeCl 35g，鹽酸 25ml，蒸餾水 50ml）。表 21 試驗設備極其性能指標Table 21 performance test equipment is extremely試驗設備 設備型號 性能指標 用途箱式電阻爐 SX21012 額定溫度 1200 ℃ 淬火、時效溫度控制器 KSJD412 誤差＜20℃ 控制熱處理溫度立式砂輪機 S3S250 3000 轉／分 除去氧化皮金相試樣預磨機 YM2A 500 轉／分 試樣預處理金相試樣拋光機 P—2 1400 轉／分 拋光處理大型金相顯微鏡（ HAL100）ZEZSS 50、 100、 200、 500拍攝金相照片布氏硬度計 HB3000 HB 測定硬度渦流導電率測試儀 FQR7501 %IACS 測導電率 CuCo2Be 的熱處理鈹鈷銅合金熱處理工藝主要是固溶處理和時效處理。所謂固溶處理是將鈹青銅加熱到單相組織狀態(tài)，保溫一段時間，使其組織均勻化 ，然后快速冷卻，使高溫組織來不及轉變而保存于室溫狀態(tài)。固溶處理的目的 ：一是獲得均勻的過飽和固溶體，為時效強化做好組織準備； 二是壓力加工的中間軟化 ；三是消除鑄錠或鑄件的枝晶偏析。時效處理：指合金過飽和固溶體在一定的溫度下隨時間的增長而分解，導致合金強度和硬度升高的現(xiàn)象。 固溶處理通常為增大固溶處理效果，常在固溶處理前對鑄錠進行反復熱鍛，以使初生化合物破碎，易于化合物固溶到αCu中，從而增大過飽和固溶體的過飽和度，還可以消除或減少銅合金中的鑄造缺陷，均勻合金的成分，細化基體中的第二相和合金的內(nèi)部組織，提高合金的致密度，使合金的組織與性能得到全面地改善和提高，在隨后的冷變形過程中，成形容易，鍛件尺寸精度高。 圖 熱鍛Figure Hot fing表 22 鈹鈷銅銅合金熱鍛和固溶處理的導電率及硬度Table 22 cobalt copper beryllium copper alloy fing and solution treatment of the electrical conductivity and hardness處理方式 導電率（%IACS） 布氏硬度(HB)熱鍛 210固溶處理(960℃++水淬) 高強高導銅合金的固溶處理是使合金元素原子充分固溶于 α 基體中，固溶后在室溫下形成過飽和固溶體，為合金的時效強化做準備，時效過程中在過飽和固溶體中形成不同結構的析出物，其強化作用主要是來自析出物周圍彈性應變場對位錯運動的阻礙作用。可見，熱處理工藝參數(shù)是決定合金組織與性能的關鍵因素。如果在時效之前對合金進行適當?shù)睦浼庸?，一方面是后續(xù)時效析出動力增強，有利于粒子更快地析出；另一方面，可使合金呈現(xiàn)形變強化和時效強化的雙重效果，從而使合金綜合性能得到提高。本章分別從固溶處理工藝、時效溫度、時效時間及時效前冷變形等參數(shù)對CuCo2Be 合金組織與性能的影響進行研究，結合微觀組織固溶和時效過程中的變化規(guī)律，制定 CuCo2Be 合金的較佳的時效工藝。圖 960℃ 水淬Figure 960 ℃ h water quenching 時效處理冷鍛處理由 Φ33mm 至 Φ22mm，變形量 33%。對時效強化型合金進行冷變形以后合金固溶體內(nèi)部的位錯、空位密度顯著增加。時效析出相依附這些晶體缺陷形核，行核率明顯增加。促使析出相彌散而均勻分布在基體上，使合金得到強化。銅合金經(jīng)冷變形后時效組織，合金由原來固溶處理后較粗大的多邊形晶粒沿變形方向拉長、壓扁，成為晶界模糊的纖維狀組織。由于多種強化因素的作用，合金比固溶后直接時效處理后得到進一步的強化。由于冷變形，合金內(nèi)儲應變能明顯升高，合金的不穩(wěn)定性增加，促進了合金的時效過程。一般認為，合金經(jīng)冷變形后增加了合金時效析出相形核點及減少不連續(xù)析出物的作用，從而可提高合金的性能。經(jīng)冷變形的試樣組織中的滑移帶、孿晶及顯微組織等變形痕跡是明顯的。合金的性能比固溶后得到提高，硬度有所提高。但是冷鍛處理為時效處理提供有利條件，所以和進行能變化并不明顯，組織變化較大。表 鈹鈷銅合金冷鍛的硬度及導電率Table 23 CoCu conductivity copper alloy and the hardness of cold處理方式 導電率（ %IACS） 布氏硬度 (HB)冷鍛 112如圖 和金組織的晶粒被冷鍛處理打碎，晶粒變細小，其硬度有所增加。但其組織組成并沒變化。而圖 所示縱向組織可看出明顯的鍛打痕跡，組織具有方向性。 圖 冷鍛（橫向 ） 圖 冷鍛（縱向）Figure Cold Fing（ horizontal） Figure Cold Fing（Vertical ）時效處理是使過飽和固溶體發(fā)生沉淀硬化過程，從而使合金強化的重要熱處理工藝。時效時主要保證強化粒子析出時均勻和彌散分布。過飽和固溶體中的強化相析出，取決于時效溫度和時間。時效溫度和時間的掌握應以析出相不致凝聚，而均勻彌散在晶界上為原則；不適當?shù)靥岣邥r效溫度或延長時效時間，均會降低強化效果，降低力學性能。CuCo2Be 合金經(jīng)固溶處理獲得的過飽和固溶體處于熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)，在加熱時發(fā)生過飽和固溶體的脫溶分解和第二相的沉淀析出，時效過程及獲得的組織和性能與時效溫度和時效時間及時效前的冷變形量有關。合金強化相的析出過程遵循銅合金的一般時效規(guī)律。合金的時效過程也是一種固態(tài)相變過程，析出相的形核與長大伴隨著溶質原子的擴散過程，隨時效時間的延長，析出相不斷增多，合金的硬度升高，合金的硬度出現(xiàn)極大值之后，隨時效時間的繼續(xù)增長，由于時效析出相的聚集和長大，與基體脫離共格關系，合金的硬度(強度)下降較顯著，合金經(jīng)480℃時效5h處理后，獲得較高的硬度和良好的導電率相配合，達到了性能指標。圖 480℃5h 爐冷Figure 480 ℃5h Stove cold隨時效時間的繼續(xù)增加，合金的導電率先快速升高，然后再緩慢升高，這是由于在達到較佳時效之前，溶質原子從基體中脫溶析出，基體晶格得到較快的恢復，所以導電率升高很快，隨后的導電率緩慢上升則對應于第二相粒子長大的過程。根據(jù)Mathiessen 理論，合金中固溶體對電子散射能力遠大于析出相對電子的散射能力。CuCo2Be 合金經(jīng)較佳時效處理后的金相組織，它是由大小不一的多邊形 αCu 固溶體晶粒組成，晶內(nèi)留有許多固溶處理形成的孿晶。由于時效析出相非常細小，在光學顯微鏡下無法分辨。012345678926265270275280285290295 480℃ 時 效 處 理 爐 冷 硬 度 導 電 率時 間 (h)硬度(HB) 40424464850相對電導率%IACS圖 480℃時效+爐冷處理隨保溫時間而導電率和硬度變化曲線Figure 480 ℃ aging + furnace cooling treatment time with the heat conductivity and hardness curves 小結CuCo2Be 合金系經(jīng) 960℃ 固溶+30%冷變形+480℃5h 時效可獲得較佳的綜合性能。CuCo2Be 合金的布氏硬度達到 HB263，導電率 е 達到 %IACS，能滿足水平連鑄結晶器在高溫惡劣條件下的使用要求。第三章 鍍層工藝研究 電鍍鍍鎳工藝 實驗條件 金相砂紙 WA10(0104)，水墨砂紙 P150。表 31 實驗所需設備Table 31 test equipment required實驗設備 設備型號 性能指標 用途電熱恒溫水浴鍋 HHS 122 水浴加熱多波形脈沖電鍍電源 PPS5 型 提供直流、脈沖電流增力電動攪拌器 JJ1 攪動渡液、陰極移動數(shù)控超聲波清洗器 KQ3200DE 型 除油維氏硬度 MH5 維氏硬度測試箱式電阻爐 SX21012 額定溫度 1200 ℃ 熱處理溫度控制器 KSJD412 誤差＜20℃ 控制熱