工藝參數(shù)對鎳鈷合金胎體摩擦磨損性能的影響

楊航城，盧雨，田海燕

工藝參數(shù)對鎳鈷合金胎體摩擦磨損性能的影響

楊航城，盧雨，田海燕

（南京航空航天大學(xué) 江蘇省精密與微細(xì)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210016）

研究鍍液中氨基磺酸鈷濃度、電流密度及糖精鈉含量對低鈷鎳鈷合金鍍層摩擦磨損性能的影響，提高耐磨性能，利于后續(xù)電鍍用于航空材料孔系加工的金剛石刀具。在氨基磺酸鹽鍍液體系中，采用電沉積法制備低鈷Ni-Co合金鍍層。應(yīng)用銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對鍍層進(jìn)行摩擦因數(shù)研究。采用三維形貌儀與LEICA DVM500顯微鏡觀察鍍層磨損寬度、深度與磨損形貌。分析不同電流密度、氨基磺酸鈷濃度與糖精鈉濃度對鍍層摩擦因數(shù)、耐磨性能與磨損形貌的影響。當(dāng)鈷鹽質(zhì)量濃度從6 g/L升至18 g/L時，摩擦因素從2.273下降至1.915，提高了鍍層表面平整性，降低了摩擦因數(shù)。隨鈷鹽濃度提高，磨損形式從粘著磨損為主轉(zhuǎn)為以磨粒磨損為主，鍍層的抗塑性流變能力與耐磨性能得到提高。隨電流密度升高，鍍層平均摩擦因數(shù)從1.132增加至2.346，上升了107%，表面平整性下降，磨損橫截面面積呈上升趨勢，鍍層的耐磨性能減弱，磨損機(jī)制轉(zhuǎn)為粘著磨損和磨粒磨損雙重磨損形式。糖精鈉的加入使得摩擦因數(shù)從0.926上升至2.429，增加了1.6倍，但其磨損量下降明顯，且磨損機(jī)制以磨粒磨損為主。提高鈷鹽濃度可細(xì)化晶粒，減小摩擦因數(shù)，提高鍍層耐磨性，促進(jìn)磨粒磨損發(fā)生。增大電流密度使得鍍層晶粒粗大，致使摩擦因數(shù)升高，減小抗塑性變形能力，耐磨性能降低，促進(jìn)粘著磨損發(fā)生。糖精鈉有細(xì)晶作用，可緩解鍍層磨損疲勞程度，提高其抗塑性流變能力，但對摩擦因數(shù)卻起反向效果。綜合，可選擇電流密度2 A/dm2、鈷鹽質(zhì)量濃度18 g/L及糖精鈉質(zhì)量濃度0.5 g/L作為工藝參數(shù)制備金剛石刀具胎體材料，由此獲得的刀具具有較好的摩擦磨損性能，可提高使用壽命。

鎳鈷合金；電鍍；摩擦因數(shù)；耐磨性；磨損機(jī)制

航空材料及其制備技術(shù)是航空發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，是材料科學(xué)領(lǐng)域富有創(chuàng)造力和開拓性的重要分支，對國家的航空技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展及高科技應(yīng)用有著至關(guān)重要的作用[1-3]。應(yīng)用于航空領(lǐng)域的材料，大多具有強(qiáng)度高、耐磨性好、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，如碳纖維復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、微晶玻璃等。然而，這些材料加工難度大，普通材質(zhì)的刀具無法滿足該類高硬度加工材料的性能需求，往往存在刀體磨損大、使用壽命低等問題[4-8]。

金剛石刀具作為一種高硬度、耐磨損的切削工具，在玻璃、瑪瑙、陶瓷等硬脆性材料的加工中具有明顯優(yōu)勢[9-10]。電鍍成形金剛石刀具具有可制備刀具形狀復(fù)雜、精度高、制造溫度低等優(yōu)點(diǎn)，且可通過調(diào)整工藝提高機(jī)械性能。目前，已有不少研究者對刀具胎體材料進(jìn)行研究，改變工藝條件提高鍍層的硬度、耐腐蝕性等性能[11-12]。李立波[13]考察了鍍液添加劑及主鹽濃度對電沉積鎳鈷合金金剛石刀具硬度的影響，并確定了最佳工藝參數(shù)。其中，低鈷含量的鎳鈷合金胎體具有良好的機(jī)械性能，適合作為功能性刀具的胎體材料。胎體材料的摩擦磨損性能與刀具實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)，可有效衡量金剛石刀具的使用壽命。然而現(xiàn)在大多數(shù)研究停留在鍍層的顯微硬度、表面形貌及微觀結(jié)構(gòu)等方面，對鎳鈷合金作為胎體材料的摩擦磨損性能未有較多的分析研究。因此，本研究將從鈷鹽濃度、電流密度與添加劑角度，探索其對胎體材料的摩擦磨損性能的影響，擬為后續(xù)制備金剛石刀具確定最佳工藝方案，從而實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)耐磨性能良好的刀具。

1 試驗(yàn)

1.1 鍍層制備

以30 mm×10 mm的304不銹鋼為陰極基體，30 mm端面為電沉積表面，其余表面以環(huán)氧樹脂絕緣密封。陽極采用電解鎳板，陰陽極面積比為1∶2。電解液組分為：氨基磺酸鎳400 g/L，氨基磺酸鈷6~ 18 g/L，氯化鎳15 g/L，硼酸37 g/L，十二烷基硫酸鈉0.15 g/L。工藝參數(shù)為：pH值3.6，鍍液溫度35 ℃，電鍍時間2 h。

電鍍鎳鈷合金鍍層工藝流程為：基體打磨（依次用600#、1000#、1500#和2000#砂紙拋磨）→堿性溶液超聲除油→酸洗5 min（100 mL/L鹽酸與100 mL/L硫酸的混合液）→去離子水清洗→弱浸蝕→電鍍→去離子水清洗→晾干待用。

1.2 性能測試及組織觀察

鎳鈷合金鍍層表面形貌采用JSM6360LV型場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM）表征。鍍層摩擦因數(shù)采用銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測定。采用干磨形式，選用Si3N4作為對磨試樣，載荷0.49 N，旋轉(zhuǎn)半徑9 mm，轉(zhuǎn)速100 rad/min，采樣間隔100 ms，時間15 min，取后5 min摩擦數(shù)據(jù)的平均值作為該試樣的摩擦因數(shù)。

鍍層耐磨性能測試在上述銷盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，載荷5 N，旋轉(zhuǎn)半徑11 mm，時間180 min。將摩擦試樣放于CONTOUR CT-K三維形貌儀下觀察磨痕深度、寬度及鍍層表面平整度。應(yīng)用LEICA DVM500顯微鏡觀察各摩擦磨損試樣的磨痕形貌。

2 結(jié)果及分析

2.1 鈷鹽濃度對鎳鈷合金鍍層摩擦磨損性能的影響

2.1.1 鈷鹽濃度對鍍層摩擦因數(shù)的影響

圖1為電流密度2 A/dm2下，不同氨基磺酸鈷濃度的鍍層摩擦因數(shù)。由圖可得，隨時間變化，摩擦因數(shù)均逐步趨向穩(wěn)定。當(dāng)氨基磺酸鈷質(zhì)量濃度為6 g/L時，摩擦因數(shù)曲線維持在2.0~2.5之間，平均摩擦因數(shù)為2.273。結(jié)合后文圖4中磨痕深度約為2.5 μm，未摩擦?xí)r理論鍍層厚度為20 μm，可判斷該摩擦因數(shù)為鍍層的摩擦因數(shù)，而非基體。當(dāng)鈷鹽質(zhì)量濃度升至18 g/L時，鍍層摩擦因數(shù)曲線下降，平均摩擦因數(shù)減小為1.915。

鍍鎳溶液中加入鈷鹽，可使得陰極極化增加，有效提高過電位，阻礙金屬離子的還原反應(yīng)，鍍層表面更為致密[14]。鈷鹽作為鈷離子的唯一來源，提高鈷鹽濃度可促進(jìn)鍍層中的鈷含量，鈷具有細(xì)化晶粒作用，減小晶粒凝聚，會導(dǎo)致形成凸點(diǎn)等不良現(xiàn)象。如圖2表面形貌變化趨勢所示，當(dāng)鈷鹽濃度上升時，鍍層晶粒明顯細(xì)化，且表面菜花胞狀形貌減少。鍍層表面缺陷減少，可平整鍍層，這利于降低鍍層表面摩擦因數(shù)[15-16]。

圖1 不同氨基磺酸鈷濃度的鍍層摩擦因數(shù)

圖2 不同氨基磺酸鈷濃度的鍍層表面形貌

鈷鹽濃度可改變Ni-Co鍍層的組織結(jié)構(gòu)，對鍍層的摩擦因數(shù)造成一定影響，如圖3所示。隨著Co含量增加，鍍層結(jié)晶取向發(fā)生變化，從(200)擇優(yōu)取向轉(zhuǎn)為(111)，且晶粒尺寸從34.8198 nm下降至26.1026 nm，晶粒尺寸變化趨勢與表面形貌晶粒細(xì)化結(jié)果一致。

2.1.2 鈷鹽濃度對鍍層耐磨性能的影響

圖4和圖5分別為不同鈷鹽濃度的鍍層磨損三維形貌和鈷鹽質(zhì)量濃度為12 g/L的鍍層磨損截面曲線。由圖4、5可得，磨痕表面均為凹溝狀，鈷鹽質(zhì)量濃度為6 g/L時，磨痕凹溝明顯，磨損輪廓曲線波動較大，兩側(cè)平整度較差，且邊緣處存在磨屑粘結(jié)，會發(fā)生粘著磨損。鈷鹽質(zhì)量濃度18 g/L時，磨痕凹溝狀減弱，深度明顯下降，兩側(cè)平整性得到改善，這得益于鍍層中鈷的晶粒細(xì)化作用。

圖3 不同氨基磺酸鈷濃度的鍍層XRD結(jié)果

圖4 不同氨基磺酸鈷濃度的鍍層磨損三維形貌圖

圖5 鈷鹽質(zhì)量濃度為12 g/L的鍍層磨損截面曲線

圖6為不同鈷鹽濃度下鍍層的磨痕寬度與深度曲線，圖7為不同鈷鹽濃度下鍍層的磨痕橫截面面積。由圖可知，隨著鈷鹽濃度的提高，磨痕上寬度呈現(xiàn)下降趨勢，下寬度在12 g/L時出現(xiàn)小幅上升波動，磨痕橫截面面積持續(xù)減小，磨損體積也以相同速率下降。

鍍層的耐磨性能與其顯微硬度密切相關(guān)。結(jié)合圖3中晶粒尺寸變化結(jié)果與Hall-Petch公式可知，鈷鹽濃度增加，晶粒尺寸下降，顯微硬度逐漸升高，導(dǎo)致材料抗磨削能力與塑性變形能力增強(qiáng)。其次，較高的鍍層鈷含量會促進(jìn)磨損過程中生成鈷的氧化物，有利于形成摩擦反應(yīng)層，增強(qiáng)抵抗硬質(zhì)點(diǎn)犁削的能力，且反應(yīng)層難以附著在表面，粘著磨損程度下降，從而提高耐磨性[17]。

圖6 不同氨基磺酸鈷濃度下的鍍層磨痕寬度與深度

圖7 不同氨基磺酸鈷濃度下鍍層的磨損橫截面面積

2.1.3 鈷鹽濃度對鍍層磨損形貌的影響

圖8為不同鈷鹽濃度下的鍍層磨損形貌。由圖可見，鈷鹽質(zhì)量濃度為6 g/L時，磨痕表面有明顯的撕裂和層離痕跡，產(chǎn)生了嚴(yán)重的塑性變形，主要表現(xiàn)為源于塑性的材料流失[18]。結(jié)合摩擦試驗(yàn)球接觸面的磨屑，確定磨損形式主要為粘著磨損。當(dāng)質(zhì)量濃度為12 g/L時，磨痕表面塑性變形現(xiàn)象減緩，存在平行滑動方向的犁溝形貌，磨損形式為粘結(jié)磨損和磨粒磨損。當(dāng)質(zhì)量濃度為18 g/L時，鍍層磨痕變淺，摩擦平面平整，磨痕以平行滑動方向的犁溝形貌為主，主要為磨粒磨損?？梢姡S著鈷鹽濃度的提高，磨損形式從粘著磨損為主，以磨粒磨損和粘著磨損為過渡階段，轉(zhuǎn)為以磨粒磨損為主，說明鈷離子濃度增加可提高鎳鈷合金的抗塑性流變能力，減少粘著現(xiàn)象。

圖8 不同氨基磺酸鈷濃度的鎳鈷合金鍍層磨損形貌

2.2 電流密度對鎳鈷合金鍍層摩擦磨損性能的影響

2.2.1 電流密度對鍍層摩擦因數(shù)的影響

圖9為鈷鹽質(zhì)量濃度為12 g/L時，不同電流密度下的鍍層摩擦因數(shù)曲線和平均摩擦因數(shù)。由圖可得，摩擦因數(shù)呈現(xiàn)先穩(wěn)步上升，后逐步穩(wěn)定的趨勢。隨著電流密度的升高，平均摩擦因數(shù)從1.132提高至2.346，上升了107%。原因在于，降低電流密度可以增加陰極極化作用，促進(jìn)形核率，減小晶粒尺寸，提高鍍層致密性和降低表面粗糙度[18]。根據(jù)伽利略誘導(dǎo)公式，得出影響摩擦因數(shù)的相關(guān)因素，公式如下：

=4πε/(1)

式中，為材料摩擦因數(shù)，為材料剛度，為材料溫度，為材料表面粗糙度。當(dāng)表面粗糙度下降，材料的摩擦因數(shù)減小[19]。增大電流密度易導(dǎo)致毛刺與針孔等缺陷，不僅增大了表面粗糙度，而且在摩擦過程中，磨球與凸出部分較早發(fā)生摩擦受損，摩擦面積小、受力大，導(dǎo)致粘著磨損的程度提高[20]。

圖9 不同電流密度下的鍍層摩擦因數(shù)

2.2.2 電流密度對鍍層耐磨性能的影響

圖10為不同電流密度下鍍層的磨痕三維形貌。由圖可得，隨著電流密度的增大，鍍層表面磨損加劇，這與磨損機(jī)制變化結(jié)果一致。圖11為不同電流密度下鍍層的磨痕寬度與磨痕深度。隨著電流密度增大，磨痕上、下寬度與深度均呈現(xiàn)增大趨勢。從2 A/dm2至8 A/dm2，上寬度增長近116%，下寬度增長近68.6%。在電流密度為2 A/dm2時，磨痕深度只有1.99 μm，鍍層處于微量磨損。圖12為不同電流密度下鍍層的磨痕橫截面面積。由圖可得，磨損橫截面面積在8 A/dm2最大，相比于2 A/dm2時增長近4.7倍，對應(yīng)的磨損體積最多。

圖10 不同電流密度下鍍層的磨損三維形貌

圖11 不同電流密度下鍍層的磨痕寬度與磨痕深度

電流密度不僅影響鍍層表面質(zhì)量，也與顯微硬度密切相關(guān)，而鍍層抗磨損能力與硬度直接相關(guān)。圖13為不同電流密度下鍍層的顯微硬度，由圖可得，鍍層顯微硬度隨電流密度增加而下降。升高電流密度使得電極反應(yīng)速率與晶粒生長速率提高，導(dǎo)致晶粒粗大和缺陷增多，鍍層抗塑性變形能力與疲勞強(qiáng)度下降，使磨損形式更多轉(zhuǎn)向粘著磨損，磨損量增大。同時，由于鈷的電沉積受擴(kuò)散控制，隨電流密度的增加，鍍層中鈷含量下降，鈷的細(xì)晶強(qiáng)度也隨之下降，從而降低了鍍層的耐磨性。

圖12 不同電流密度下鍍層的磨痕橫截面面積

圖13 不同電流密度下鍍層的顯微硬度

2.2.3 電流密度對鍍層磨損形貌的影響

圖14為不同電流密度下鍍層的磨損表面形貌。由圖可見，當(dāng)電流密度為2 A/dm2時，鍍層磨痕淺，以平行與滑動方向的犁溝形貌為主，且存在少量小塊剝落坑，磨損主要以磨粒磨損為主。當(dāng)電流密度為4 A/dm2時，鍍層磨痕加深，摩擦表面更粗糙，存在平行犁溝和較多麻點(diǎn)狀剝落坑，鍍層磨損形式以磨粒磨損為主，伴隨微量粘著磨損。當(dāng)電流密度為6 A/dm2和8 A/dm2時，鍍層磨痕較深，出現(xiàn)了嚴(yán)重的塑性形變，此時，磨損形式主要為粘著磨損。

低電流密度下的合金鍍層顯微硬度較高，屈服極限大，在外載荷和摩擦力的共同作用下，可抵抗接觸點(diǎn)的局部壓力，不易發(fā)生塑性變形。摩擦后，表面材料脫落形成游離磨粒，在摩擦副之間形成磨粒磨損，產(chǎn)生犁溝槽。當(dāng)電流密度增大時，鍍層材料屈服極限降低，顯微硬度下降。在外載荷和摩擦力的共同作用下，局部壓力超過了材料的屈服極限，接觸點(diǎn)產(chǎn)生塑性變形[21]，從而形成粘著磨損。電流密度越大，鍍層表面粘結(jié)點(diǎn)面積就越大，粘著磨損程度就越大。

2.3 糖精鈉對鎳鈷合金鍍層摩擦磨損性能的影響

2.3.1 糖精鈉對鍍層摩擦因數(shù)的影響

圖15為不同糖精鈉濃度下鍍層的摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)所用鈷鹽質(zhì)量濃度為12 g/L，電流密度為4 A/dm2。由圖可得，糖精鈉對鍍層的摩擦因數(shù)影響較為明顯，未添加糖精鈉時，鍍層摩擦因數(shù)曲線位于最低位置，平均摩擦因數(shù)為0.926。隨著糖精鈉濃度的升高，摩擦因數(shù)曲線上移，平均摩擦因數(shù)增大。這一現(xiàn)象與糖精鈉細(xì)化晶粒理論相悖，可能原因在于糖精鈉吸附在陰極表面，雖然可通過增加陰極過電位來細(xì)化晶粒，但濃度過大時會導(dǎo)致鍍層晶粒大小不均勻，平整性變差[22]。其次，糖精鈉促使生成的硫化物夾雜在鍍層中，會生成硬質(zhì)點(diǎn)，在摩擦磨損試驗(yàn)中不易磨損，導(dǎo)致摩擦后表面粗糙度更大，最終使得鍍層摩擦因數(shù)增大。

2.3.2 糖精鈉對鍍層耐磨性能的影響

圖16為不同糖精鈉濃度下鍍層的磨損三維形貌。由圖可得，未添加糖精鈉時，鍍層表面磨痕較深，呈明顯的凹溝狀，磨痕兩邊均有嚴(yán)重的磨屑粘結(jié)現(xiàn)象，說明在摩擦試驗(yàn)過程中鍍層與磨球的摩擦力較大，有較大程度的粘著磨損。圖17和圖18分別為不同糖精鈉濃度下鍍層的磨痕寬度、磨痕深度和磨痕橫截面面積，由圖可得，隨著糖精鈉濃度的增大，磨痕深度與橫截面面積均呈下降趨勢，這與三維磨損結(jié)果一致。但當(dāng)糖精鈉質(zhì)量濃度超1 g/L時，磨痕橫截面面積下降程度不明顯。

圖14 不同電流密度下鍍層的磨損表面形貌

圖15 不同糖精鈉濃度的鍍層摩擦因數(shù)

糖精鈉具有促進(jìn)陰極極化的作用，可提高陰極過電位，造成晶粒形核率增大，鍍層表面形核密度增加，細(xì)小晶核填補(bǔ)晶界，從而提高鍍層顯微硬度。同時，糖精鈉作為一種含硫的絡(luò)合物，易吸附在陰極表面，并且在陰極表面獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，生成本甲酰胺，反應(yīng)生成的硫離子會與鎳、鈷離子形成硫化鎳與硫化鈷。硫化鎳與硫化鈷會夾雜在鍍層中，形成高硬度質(zhì)點(diǎn)，進(jìn)一步提高顯微硬度[23]。

2.3.3 糖精鈉對鍍層磨損形貌的影響

圖19為不同糖精鈉濃度的鎳鈷合金鍍層磨損形貌。由圖可得，鍍液中不添加糖精鈉時，鍍層表面磨痕較深，平整度較差，存在明顯的撕裂、層離犁溝形貌，撕裂主要是由于外載荷和摩擦力作用下，接觸摩擦溫度較高，使得粘結(jié)點(diǎn)面積較大，在鍍層較深層發(fā)生了內(nèi)聚性破壞。由磨損形貌判斷，此時磨損機(jī)制為磨粒磨損和粘著磨損的混合磨損形式。當(dāng)糖精鈉為0.5 g/L時，鍍層磨痕變淺，表面平整度提高，存在均勻較深的梨溝，并伴隨少量由塑性變形引起的層離形貌。此時，磨損機(jī)制以磨粒磨損為主，并混合少量粘著磨損。當(dāng)糖精鈉超過1 g/L時，鍍層磨痕較淺，磨痕表面較為光滑，材料粘著和層離現(xiàn)象雖然存在，但已大幅減小，此時為典型的磨粒磨損特征。以上分析表明，糖精鈉的加入可提高鍍層表面質(zhì)量，減小塑性變形，增強(qiáng)抗塑性流變能力[24]。

圖16 不同糖精鈉濃度的鍍層磨損三維形貌

圖17 不同糖精鈉濃度的鍍層磨痕寬度與磨痕深度

圖18 不同糖精鈉濃度的鍍層磨痕橫截面面積

圖19 不同糖精鈉濃度的鎳鈷合金鍍層磨損形貌

3 結(jié)論

1）鈷鹽濃度增加有助于細(xì)化晶粒，平整鍍層表面，降低摩擦因數(shù)，提高合金鍍層的耐磨性能。隨著鈷鹽濃度的提高，鍍層磨損形式從粘著磨損為主轉(zhuǎn)為以磨粒磨損為主，鈷鹽可提高鎳鈷合金的抗塑性流變能力，鍍層不易發(fā)生粘著現(xiàn)象。

2）小電流密度下，鎳鈷合金鍍層摩擦因數(shù)較小，表面磨損犁溝深度較淺，磨損量小，磨損機(jī)制以磨粒磨損為主。隨電流密度升高，摩擦因數(shù)提高，表面變得粗糙，磨損量提高，耐磨性能減弱，磨損機(jī)制轉(zhuǎn)為粘著磨損和磨粒磨損相結(jié)合的形式。

3）糖精鈉的加入減小了鍍層的塑性變形，提高了抗塑性流變能力，磨損機(jī)制以磨粒磨損為主，但摩擦因數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢。

4）通過以上工藝參數(shù)對鎳鈷合金鍍層的基礎(chǔ)研究，可選擇電流密度為2 A/dm2、鈷鹽質(zhì)量濃度為18 g/L及糖精鈉質(zhì)量濃度為0.5 g/L作為最佳參數(shù)，由此獲得的金剛石刀具鎳鈷合金胎體材料具有較好的摩擦磨損性能，可提高使用壽命，在硬脆性材料孔系加工中具有現(xiàn)實(shí)意義。

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Effect of Process Parameters on Friction and Wear Properties of Ni-Co Alloy Carcass

,,

(Jiangsu Key Laboratory of Precision and Micro-Manufacturing Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China)

The work aims to study the effect of cobalt salt concentration, current density, and sodium saccharin concentration on the friction and wear properties of low cobalt Ni-Co alloy coatings, and improve the wear resistance, so as to facilitate the subsequent electroplating of diamond tools for aerospace material hole processing. Low cobalt Ni-Co alloy coating was prepared by electrodeposition in sulfamate plating system. The friction factor of the coating was studied by pin-and-disk friction and wear tester. The wear width, depth and morphology of the coating were observed by three-dimensional shaper and LEICA DVM500 microscope. The effects of different current densities, cobalt sulfamate concentration and sodium saccharin concentration on friction coefficient, wear resistance and wear morphology of the alloy were analyzed. When the cobalt salt concentration was increased from 6 g/L to 18 g/L, the friction factor could be reduced from 2.273 to 1.915, improving the surface flatness of the coating and reducing the friction factor. With the increase of cobalt salt concentration, the wear form was mainly from adhesive wear to abrasive wear, improving the resistance to plastic rheology and wear resistance. With the increase of current density, the average friction coefficient of the coating increased from 1.132 to 2.346, with an increase of 107%, the surface flatness decreased, the wear cross section showed a steady upward trend, the wear resistance of the coating deteriorated, and the wear mechanism turned into a double wear form of adhesive wear and abrasive wear. The addition of sodium saccharin increased the friction factor from 0.926 to 2.429, with a 1.6-fold increase, but the wear amount decreased significantly, and the wear mechanism was dominated by abrasive wear. Increasing the concentration of cobalt salt can refine the grain and reduce the friction factor, thus improving the wear resistance of the coating and promoting the wear of the abrasive particles. Increasing the current density makes the grain of the coating coarse, increasing the friction factor, decreasing the resistance to plastic deformation, reducing the wear resistance, and promoting the adhesion wear. Sodium saccharin has fine crystal action, which alleviates the wear fatigue of the coating and improves its resistance to plastic rheology, but has a directional effect on the friction factor.Current density of 2 A/dm2, Co(NH2SO3)2concentration of 18 g/L and C7H4NNaO3S of 0.5 g/L can be selected as the best parameters to prepare the diamond tool nickel-cobalt alloy carcass material and the tool thus obtained has good friction and wear performance and can prolong its service life.

nickel-cobalt alloy; electroplating; friction factor; wear resistance; wear mechanism

2019-11-07；

2020-04-22

YANG Hang-cheng (1995—), Male, Master, Research focus: surface engineering.

田海燕（1974—），男，博士，講師，主要研究方向?yàn)楸砻婀こ?。郵箱：298735681@qq.com

Corresponding author：TIAN Hai-yan (1974—), Male, Doctor, Lecturer, Research focus: surface engineering. E-mail: 298735681@qq.com

楊航城, 盧雨, 田海燕.工藝參數(shù)對鎳鈷合金胎體摩擦磨損性能的影響[J]. 表面技術(shù), 2020, 49(6): 168-176.

TQ153

A

1001-3660(2020)06-0168-09

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.06.020

2019-11-07；

2020-04-22

航空科學(xué)基金資助項(xiàng)目（20150852016）；江蘇省精密與微細(xì)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目資助

Fund：Supported by Aviation Science Foundation (20150852016), Jiangsu Key Laboratory of Precision and Micro-Manufacturing Technology

楊航城（1995—），男，碩士，主要研究方向?yàn)楸砻婀こ獭?/p>

YANG Hang-cheng, LU Yu, TIAN Hai-yan. Effect of process parameters on friction and wear properties of Ni-Co alloy carcass[J]. Surface technology, 2020, 49(6): 168-176.