45鋼表面激光重熔納米晶鎳鍍層組織與性能

噴射電鍍因其具有特殊傳質方式，可以在相對簡單的條件下獲得各種納米晶體材料，具有工藝簡單、操作方便和成本低廉等優點，但用其制備的納米晶體涂層與基體之間的結合為機械結合，極易從基體表面脫離。為了將噴射電鍍鍍層與基材之間的機械結合轉換為冶金結合，并保持納米晶尺寸，選用激光對鍍層進行重熔處理，利用其能量密度高、材料逐點熔凝和凝固速度快等特點，獲得具有良好質量的納米晶鍍層。采用激光重熔技術在45鋼表面熔覆納米晶鎳鍍層，研究重熔層的顯微組織及性能。

基體材料為45鋼，試樣尺寸為125mm×20mm×5mm。實驗前，基體材料依次用500#、1000#和2000#金相砂紙打磨拋光后，經超聲波清洗30min后用丙酮溶液分別對其進行去脂，酸洗、水洗處理。實驗采用自行研制的噴射電鍍裝置，陽極為鎳棒。在沉積槽內，陽極噴嘴豎直對準水平放置的陰極基體，噴嘴出口距離基體5mm左右。電解液在過濾泵的驅動下經噴嘴垂直噴射到基體上，電解液最后回流至鍍液槽。電鍍工藝參數為：電流密度70～140A/dm2，噴嘴口徑5mm，電解液噴射速度1m/s，pH=4.0，溫度50℃左右。電解液成分為：NiSO4·6H2O250g·L-1，NiCl2·6H2O60g·L-1，H3BO340g·L-1。

鍍層進行正式激光處理前需要在較寬的參數范圍內進行大量前瞻性試驗，選取一組優化的工藝參數為：激光功率1kW，掃描速度0.8m/min，光斑直徑3mm。試驗時，將試樣固定在一塊導熱性能良好的鋼板上，然后置于激光頭下，調整激光頭的位置，讓激光束光斑對準試樣上鍍層的部位。

采用噴射電鍍工藝能夠制備出具有納米范疇的納米晶鎳鍍層。鍍層晶粒的大小與電流密度有關，隨電流密度的提高，平均晶粒尺寸有減小的趨勢。采用激光對納米晶鎳鍍層進行重熔處理后，重熔層由熔覆區、過渡區和基體組成，熔覆區與基體形成了良好的冶金結合。同基體金屬相比，激光重熔層的顯微硬度和耐腐蝕性明顯提高。