【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。但是以肼為還原劑的化學(xué)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(jié)晶器鈹鈷銅套件上應(yīng)用，其工作的環(huán)境較為惡劣，在高溫達(dá) 400℃的溫度，且銅套件的內(nèi)外溫差達(dá) 300℃。銅合金應(yīng)具有在高溫下保持較高的強(qiáng)度、韌性、耐磨性、耐蝕性和導(dǎo)熱性。本課題主要通過(guò)對(duì)鈹鈷銅銅合金進(jìn)行電鍍鍍鎳 [7]，研究加載電流方式和電鍍方式，通過(guò)性能測(cè)試，對(duì)電鍍工藝進(jìn)行摸索，確定合適的電鍍工藝方式。在該工藝下進(jìn)行一系列以時(shí)間為參數(shù)的電鍍，對(duì)鍍件的鍍層性能進(jìn)行表面形貌、物相分析和硬度、導(dǎo)電率、結(jié)合力及孔隙率測(cè)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(guò)對(duì)鈹鈷銅合金電鍍 NiCo 復(fù)合鍍層和化學(xué)鍍鎳兩種工藝進(jìn)行簡(jiǎn)單的試鍍，與電鍍鎳（純鎳）中脈沖電鍍的鍍層性能進(jìn)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(dǎo)熱性能和硬度，作為水平連鑄結(jié)晶器銅套件具有優(yōu)越的性能。鈹鈷銅銅合金是高強(qiáng)度、耐熱、導(dǎo)電銅合金。此材料的合金元素 Co、Be 的價(jià)格昂貴，所以其合金應(yīng)用成本很高。合金 CuCo2Be 的主要物理和機(jī)械性能：硬度200HV30，軟化溫度 500℃，導(dǎo)電率%。CuCo2Be 既有較高的硬度和強(qiáng)度，又有較高的導(dǎo)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(zhì)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(shí)效處理—機(jī)加工。 實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)中應(yīng)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(yàn)設(shè)備極其性能指標(biāo)Table 21 performance test equipment is extremely試驗(yàn)設(shè)備 設(shè)備型號(hào) 性能指標(biāo) 用途箱式電阻爐 SX21012 額定溫度 1200 ℃ 淬火、時(shí)效溫度控制器 KSJD412 誤差＜20℃ 控制熱處理溫度立式砂輪機(jī) S3S250 3000 轉(zhuǎn)／分 除去氧化皮金相試樣預(yù)磨機(jī) YM2A 500 轉(zhuǎn)／分 試樣預(yù)處理金相試樣拋光機(jī) P—2 1400 轉(zhuǎn)／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(jì) HB3000 HB 測(cè)定硬度渦流導(dǎo)電率測(cè)試儀 FQR7501 %IACS 測(cè)導(dǎo)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(shí)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(shí)間，使其組織均勻化 ，然后快速冷卻，使高溫組織來(lái)不及轉(zhuǎn)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(guò)飽和固溶體，為時(shí)效強(qiáng)化做好組織準(zhǔn)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(shí)效處理：指合金過(guò)飽和固溶體在一定的溫度下隨時(shí)間的增長(zhǎng)而分解，導(dǎo)致合金強(qiáng)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(duì)鑄錠進(jìn)行反復(fù)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(guò)飽和固溶體的過(guò)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(xì)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(guò)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(dǎo)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(dǎo)電率（%IACS） 布氏硬度(HB)熱鍛 210固溶處理(960℃++水淬) 高強(qiáng)高導(dǎo)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(guò)飽和固溶體，為合金的時(shí)效強(qiáng)化做準(zhǔn)備，時(shí)效過(guò)程中在過(guò)飽和固溶體中形成不同結(jié)構(gòu)的析出物，其強(qiáng)化作用主要是來(lái)自析出物周?chē)鷱椥詰?yīng)變場(chǎng)對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用。可見(jiàn)，熱處理工藝參數(shù)是決定合金組織與性能的關(guān)鍵因素。如果在時(shí)效之前對(duì)合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦浼庸?，一方面是后續(xù)時(shí)效析出動(dòng)力增強(qiáng)，有利于粒子更快地析出；另一方面，可使合金呈現(xiàn)形變強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)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(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間及時(shí)效前冷變形等參數(shù)對(duì)CuCo2Be 合金組織與性能的影響進(jìn)行研究，結(jié)合微觀組織固溶和時(shí)效過(guò)程中的變化規(guī)律，制定 CuCo2Be 合金的較佳的時(shí)效工藝。圖 960℃ 水淬Figure 960 ℃ h water quenching 時(shí)效處理冷鍛處理由 Φ33mm 至 Φ22mm，變形量 33%。對(duì)時(shí)效強(qiáng)化型合金進(jìn)行冷變形以后合金固溶體內(nèi)部的位錯(cuò)、空位密度顯著增加。時(shí)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(qiáng)化。銅合金經(jīng)冷變形后時(shí)效組織，合金由原來(lái)固溶處理后較粗大的多邊形晶粒沿變形方向拉長(zhǎng)、壓扁，成為晶界模糊的纖維狀組織。由于多種強(qiáng)化因素的作用，合金比固溶后直接時(shí)效處理后得到進(jìn)一步的強(qiáng)化。由于冷變形，合金內(nèi)儲(chǔ)應(yīng)變能明顯升高，合金的不穩(wěn)定性增加，促進(jìn)了合金的時(shí)效過(guò)程。一般認(rèn)為，合金經(jīng)冷變形后增加了合金時(shí)效析出相形核點(diǎn)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(shí)效處理提供有利條件，所以和進(jìn)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(dǎo)電率Table 23 CoCu conductivity copper alloy and the hardness of cold處理方式 導(dǎo)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(xì)小，其硬度有所增加。但其組織組成并沒(méi)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(shí)效處理是使過(guò)飽和固溶體發(fā)生沉淀硬化過(guò)程，從而使合金強(qiáng)化的重要熱處理工藝。時(shí)效時(shí)主要保證強(qiáng)化粒子析出時(shí)均勻和彌散分布。過(guò)飽和固溶體中的強(qiáng)化相析出，取決于時(shí)效溫度和時(shí)間。時(shí)效溫度和時(shí)間的掌握應(yīng)以析出相不致凝聚，而均勻彌散在晶界上為原則；不適當(dāng)?shù)靥岣邥r(shí)效溫度或延長(zhǎng)時(shí)效時(shí)間，均會(huì)降低強(qiáng)化效果，降低力學(xué)性能。CuCo2Be 合金經(jīng)固溶處理獲得的過(guò)飽和固溶體處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，在加熱時(shí)發(fā)生過(guò)飽和固溶體的脫溶分解和第二相的沉淀析出，時(shí)效過(guò)程及獲得的組織和性能與時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間及時(shí)效前的冷變形量有關(guān)。合金強(qiáng)化相的析出過(guò)程遵循銅合金的一般時(shí)效規(guī)律。合金的時(shí)效過(guò)程也是一種固態(tài)相變過(guò)程，析出相的形核與長(zhǎng)大伴隨著溶質(zhì)原子的擴(kuò)散過(guò)程，隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，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(shí)效時(shí)間的繼續(xù)增長(zhǎng)，由于時(shí)效析出相的聚集和長(zhǎng)大，與基體脫離共格關(guān)系，合金的硬度(強(qiáng)度)下降較顯著，合金經(jīng)480℃時(shí)效5h處理后，獲得較高的硬度和良好的導(dǎo)電率相配合，達(dá)到了性能指標(biāo)。圖 480℃5h 爐冷Figure 480 ℃5h Stove cold隨時(shí)效時(shí)間的繼續(xù)增加，合金的導(dǎo)電率先快速升高，然后再緩慢升高，這是由于在達(dá)到較佳時(shí)效之前，溶質(zhì)原子從基體中脫溶析出，基體晶格得到較快的恢復(fù)，所以導(dǎo)電率升高很快，隨后的導(dǎo)電率緩慢上升則對(duì)應(yīng)于第二相粒子長(zhǎng)大的過(guò)程。根據(jù)Mathiessen 理論，合金中固溶體對(duì)電子散射能力遠(yuǎn)大于析出相對(duì)電子的散射能力。CuCo2Be 合金經(jīng)較佳時(shí)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(shí)效析出相非常細(xì)小，在光學(xué)顯微鏡下無(wú)法分辨。012345678926265270275280285290295 480℃ 時(shí) 效 處 理 爐 冷 硬 度 導(dǎo) 電 率時(shí) 間 (h)硬度(HB) 40424464850相對(duì)電導(dǎo)率%IACS圖 480℃時(shí)效+爐冷處理隨保溫時(shí)間而導(dǎo)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(jié)CuCo2Be 合金系經(jīng) 960℃ 固溶+30%冷變形+480℃5h 時(shí)效可獲得較佳的綜合性能。CuCo2Be 合金的布氏硬度達(dá)到 HB263，導(dǎo)電率 е 達(dá)到 %IACS，能滿足水平連鑄結(jié)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(shí)驗(yàn)條件 金相砂紙 WA10(0104)，水墨砂紙 P150。表 31 實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備Table 31 test equipment required實(shí)驗(yàn)設(shè)備 設(shè)備型號(hào) 性能指標(biāo) 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(dòng)攪拌器 JJ1 攪動(dòng)渡液、陰極移動(dòng)數(shù)控超聲波清洗器 KQ3200DE 型 除油維氏硬度 MH5 維氏硬度測(cè)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