化学复合镀Ni-Mo-P/(h)BN镀层的宽温域摩擦学性能研究

在GH4169镍基高温合金表面采用化学复合镀技术制备了Ni-Mo-P镀层和Ni-Mo-P/(h)BN复合镀层,研究了镀层在不同温度下摩擦磨损后的摩擦学行为以及微观组织结构。采用球-盘式摩擦磨损试验机研究了镀层在室温、300、500、700℃下的摩擦学性能。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对不同温度摩擦试验后镀层的化学成分、组织结构进行分析。利用显微硬度计、洛氏压痕仪对不同温度摩擦试验后镀层的力学性能进行表征。结果表明:沉积态Ni-Mo-P镀层和Ni-Mo-P/(h)BN复合镀层以非晶为主,同时包含少量纳米晶结构,镀层表面结构致密。随着摩擦试验温度的增加,镀层逐渐从非晶结构向纳米晶结构转变,镀层结晶度增加;当温度增加至500℃以上时,镀层内析出Ni3P硬质相,同时由于Mo、P元素的氧化挥发导致镀层内出现了孔洞,镀层致密度下降。随温度增加,镀层硬度呈先升高后降低趋势,膜基结合力从HF1级逐渐降低至HF6级。随着试验温度增加,摩擦系数和磨损率均呈先升高后降低趋势,在300℃时摩擦系数最高;在室温至500℃范围,镀层磨粒磨损和氧化现象随温度升高逐渐加剧,在500℃时磨损率最高;进一步增加温度使得摩擦界面具有较好的润滑效果,提高了镀层在高温下的减摩耐磨性能。添加(h)BN颗粒提高了镀层内P含量,使得Ni-Mo-P/(h)BN复合镀层韧性增加,提高了复合镀层的硬度和膜基结合力,复合镀层在室温~700℃范围内具有较好的耐磨性能。