提高Q345B低合金钢管电铸层强度的措施

 

Q345B低合金钢管生产过程中采用电铸技术还存在铸层性能不稳定、常温以及中温条件下强度不高等问题，限制了其进一步发展和应用。为了提高电铸制品的质量，正在进行各种改进电铸技术的研究，主要有：（1）采用脉冲电流。脉冲电铸是近几年的研究热点，因其能细化晶粒的效果，显著提高电铸层质量和强度，并且易与其他手段结合。据报道，使用脉冲电流获得的金属镍纳米晶粒尺寸在70 nm 左右，电铸层强度高达1160 MPa，为微米级晶粒电铸层强度的2 倍多。（2）嵌入强化粒子或纤维。例如Ni-WC、Ni-CB、Ni-CNT（碳纳米管） 和Ni-SiC 复合电沉积层，粒子的嵌入显著提高了电沉积层的拉伸性能，其中，Ni-CNT 复合电沉积层的强度达到918 MPa。另据报道，采用轻质高强度纤维与金属镍、铜和铝进行复合电铸，如Ni-B 沉积层，其抗拉强度达到1350 MPa。由于在纤维?金属电铸层中，起主要承载作用的纤维强度远高于电铸金属的强度，所以最终获得的纤维?金属复合电铸层的强度极高。

　　为了满足某些特殊场合对更高强度的要求，Q345B低合金钢管厂家两类方法结合起来，在使用脉冲电流进行电沉积的同时，将具有更高强度的钨丝掺杂至电铸层，获取了具有极高强度的钨丝?镍复合电铸层。电铸实验阳极采用镍球，阴极为铝棒，通过导电环连接到电机旋转轴上。钨丝穿过导向器紧紧贴在芯模表面。电机旋转带动钨丝不断缠绕在阴极芯模上，同时控制器带动钨丝在水平方向上做微小移动，如此在圆周上缠丝的同时进行电铸，获得圆筒形复合电铸层。通过控制电机转速和水平轴的移动来控制纤维缠绕间隙，同时通过电量来控制镍的沉积速度以控制钨丝的体积分数，将钨丝均匀地掺杂至电铸层。选用的钨丝直径为20微米，电源采用微秒级的高频窄脉宽脉冲电源。

　　研究结果表明：随着高强度钨丝的不断掺入，Q345B低合金钢管复合电铸层的拉伸强度不断提高，当钨丝的体积分数达到45%时，拉伸强度达到峰值1650 MPa；镍晶粒细化显著，复合电铸层内部孔隙率明显降低，获得的钨丝?镍复合电铸层拉伸强度与使用普通直流的结果相比提高了30%左右；在200、400 和600℃的中温条件下，钨丝?镍复合电铸层依然具有很高的拉伸强度，其值分别为1358、911和305 MPa。

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