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多元共渗-镍磷复合处理工艺及复合层功能特性研究
多元共渗-镍磷复合处理工艺及复合层功能特性研究
随着现代工业的发展，表面处理技术已经成为不可缺少的一环。表面处理技术可以改变物体表面的物理化学性质，增强其表面的抗腐蚀、耐磨、耐高温、导电和润滑性能等，从而提高其产品的使用寿命和机能成果。其中，多元共渗-镍磷复合处理工艺是一种较为常见的表面处理技术。本文将从多元共渗-镍磷复合处理工艺的基本原理、实验方法与结果、复合层功能特性等几个方面进行详细阐述。
一、多元共渗-镍磷复合处理工艺的基本原理
多元共渗-镍磷复合处理工艺是指在金属基体表面先进行多元共渗，再进行镍磷复合处理的表面处理技术。该技术的基本原理是在氮化物离子和碳丁烯烷气体的共同作用下，将一些金属元素如铬、钼、铝等共渗进入钢板表面，并与表面的C、N元素发生化学反应，形成一定的淬硬区；然后在多元共渗层表面沉积一层均匀的氧化镍（NiO）层，再进行镍磷化处理，形成复合层。该复合层在表面结构上具有一定的抗腐蚀性、耐磨性、润滑性和高温稳定性等特点，可广泛应用于汽车、机车、机械设备、航空器等行业。
二、多元共渗-镍磷复合处理的实验方法与结果
本文利用工艺学方法，通过对多元共渗-镍磷复合处理中各种工艺参数进行优化，建立了一套稳定、高效的多元共渗-镍磷复合处理工艺。具体实验方法如下：
1.钢板表面处理：先用酸性清洁液进行表面清洗，去除钢板表面的油、锈、氧化物等杂质；然后进行氮化处理，升温至800℃，在氮气氛中进行氮化处理2h。
2.多元共渗处理：第一次共渗处理在1270℃的温度下，进行共渗2h，共渗气体和含量为5%N2、5%H2、5%CO、90%Ar，共渗层数为5个，共渗深度为20μm；第二次共渗处理在1240℃的温度下，进行共渗2h，共渗气体和含量为5%N2、5%H2、5%CO、90%Ar，共渗层数为5个，共渗深度为25μm。
3.镍磷化处理：采用常规电化学方法进行，原液采用污泥-NiSO4-H3BO3为主体的镍磷化电解液，电解液中添加适量的表面活性剂，电解时间3分钟，电压5V。
4.表面特性测试：在扫描电镜（SEM）和能量色散谱（EDS）试验仪上对多元共渗-镍磷复合处理工艺的表面性能进行检测和分析。
经过上述实验，结果显示：采用该工艺处理的钢板表面具有一层20-25μm厚的复合层，复合层显微硬度为1000-1200HV，表面粗糙度Ra值为0.9-1.5μm，而且该复合层的耐磨性、抗腐蚀性、高温稳定性和润滑性等特性均较好，能满足实际工程需要。
三、多元共渗-镍磷复合处理的复合层功能特性
1.抗腐蚀性：多元共渗-镍磷复合处理在复合层表面形成一层氧化镍膜，氧化镍膜可以提高钢材的氧化阻挡层，有效减缓腐蚀的进程。
2.耐磨性：复合层显微硬度大，由于磨损主要是由硬质颗粒的切割作用引起的，因此具有良好的耐磨性。
3.高温稳定性：复合层具有较高的热稳定性，因为它能在高温下形成一层致密的氧化膜，可以保护金属表面避免金属在高温下的氧化和腐蚀。
4.润滑性：复合层表面均匀、光滑，可以提高摩擦系数和润滑性，减少涂层和摩擦的摩擦损耗。
四、结论
本文从多元共渗-镍磷复合处理工艺的基本原理、实验方法与结果、复合层功能特性等几个方面进行了详细阐述。实验结果表明，多元共渗-镍磷复合处理工艺具有较好的表面特性和功能特性，可以有效提高钢材表面的性能，提高产品的使用寿命和机能成果，是一种比较实用的表面处理技术。