20CrMnTi是一種應用廣泛、用量很大的合金結構鋼,主要用于制造機械設備中的齒輪軸、齒輪和齒圈,滑動軸承支撐的主軸、蝸桿和牙嵌離合器等。該鋼屬于本質細晶粒鋼,通常情況下具有良好的滲碳淬火性能,滲碳后可直接淬火。但是發現個別20CrMnTi制造的軸的軸徑處出現剝落和磨損。如果通過電刷鍍的方法,在20CrMnTi基體上制備Ni-P-SiC復合鍍層并進行適當的熱處理,會對出現剝落和磨損的表面進行修復。
復合刷鍍工藝流程為:預處理→水洗→電凈→水洗→活化→水洗→刷鍍過渡層→水洗→刷鍍工作層→水洗。工作參數為:電凈采用TGY-2電凈液,工件接負極,電壓10~13V;活化采用THY-1活化液,電壓8~12V,工件接正極,時間30~60s;用特殊鎳刷鍍過渡層0.5~1μm;刷鍍工作層,鍍筆接正極,工作電壓12~14V,工件相對鍍筆的運動速度12~15m/min。將刷鍍好的試樣進行不同溫度(200、300、400和500℃)保溫lh,出爐空冷的熱處理。
結果發現,采用電刷鍍技術在20CrMnTi合金結構鋼表面制備Ni-P-SiC復合鍍層,200℃熱處理時所得到的Ni-P-SiC復合鍍層具有非晶態的微觀結構,磷無規則,過飽和地固溶于晶格中。300℃熱處理時,刷鍍層中已經出現晶體結構,晶化過程已經開始,析出Ni3P和Ni固溶體。經400℃熱處理,刷鍍層結構已由非晶態的微觀結構完全轉變為高度彌散的Ni3P或Ni-P化合物的Ni微晶相,在400℃左右熱處理時,Ni-P-SiC復合刷鍍層的晶化過程已基本結束,回火溫度繼續升高,晶粒聚集長大,鍍層中存在的主要相是Ni晶體、金屬間化合物Ni3P和SiC晶體顆粒。隨熱處理溫度的升高,鍍層的硬度增加,在400℃時達到最大值(990HV),隨后又隨熱處理溫度的升高而逐漸下降。