◆170. 北京科技大学学报 2002年第2期 图1低密度(a)6.26.4gcm,中密度(b)6.66.7gcm,高密度(C6,-7.0gcm压还化学镀和烧结后样品横断面的SEM照片 Fig.1 SEM Micrograph of a typical plated and sintered irou cumpact with density of 6.2-6.4 g/cm'(a),6.6-6.7 g/cm',(b)and 6.9-7.0g/cm(c) 照片由照片可以观察到，无论压坯初始密度高 在300-600℃下发生晶化，NiP2和Ni,P相逐步 还是低，样品表面都有1层薄的致密层，其厚度 发展为主要相6).至于在更高的温度下，与铁基 随压坯的初始密度增加而增加，例如，低密度样 体发生何种反应未见报道.为了分析高温1 品的表面致密层厚度约为17m,而高密度样 180℃烧结后，表层合金化的程度和相成分，分 品的表面致密层增加了近1倍，达到35m左 别测定了表层及高孔隙度区的Ni,P元素的分 右.根据化学镀基本原理预测，Fe是Ni-P镀的 布.表2为不同密度压坯致密层元素分布数据. 催化剂.因此，压坯密度越高，表面上F©原子 表2不同密度压坯致密层元素含量 的分布越多，利于Ni-P合金的横向沉积和纵向 Table 2 Content of alloy elements in the dense surface lay- 生长；而低密度样品，表面有大量孔洞存在，孔 ers for compacts three green densities 洞边界是Fe原子，在沉积过程中，沉积下来的 P压纸/gcm3 W发国附/% W表面p/% W数面兵/% Ni及Ni-P合金的原子需要作较大的横向填充 6.2-6.4 18-21 0.042 76-79 排列才能形成连续的镀层；因此压坯初始密度 6.6-6.7 10-14 0.119 75-85 越高，表面致密层越厚. 6.9-7.0 18-21 0.869 75-80 在相同的施镀和烧结条件下，扩散层的平 (I)Ni的分布.合金元素Ni由试样表面向内 均厚度与致密层厚度的发展规律相同.把扩散 呈由高向低的均匀梯度分布.低密度样品Ni含 层的厚度定义为表层到测出Ni含量<0.5%位置 量衰减得最剧烈.在距离表面40m处，Ni质量 间的距离.Ni含量0.5%的界限是考虑到EDS测 分数已降至0.5%.高密度样品中，Ni的扩散距 量误差而人为限定的.显然，实际扩散层的厚度 离明显增加.在距表面40μm处，Ni的平均质量 会稍大于测量的扩散值.按如上约定，低密度样 分数仍有12%，而在180m处平均质量分数仍 品的扩散层大致为60m厚，高密度样品的扩 在3%左右.中密度样品，Ni质量分数的变化趋 散层大致为其3倍以上，达到220μm左右.孔洞 势基本上与低密度相同，但在近表层的20m 的存在阻断了元素直线方向上的扩散，因而其 处，Ni质量分数有一平台区，基本上在18%~21% 扩散层较薄.表1为压坯密度与烧结后样品表 之间.图2分别示出低、中、高密度样品Ni含量 层致密层和扩散层厚度的相关数据 与扩散距离的关系， 表1压还密度与镀层厚度的关系 需要指出的是，表层致密区的N质量分数 Tablel Relation between green density of compact and co- 近似相同，而高孔隙度的低密度样品中N的直 ated thickness 线扩散距离短而低孔隙度的高密度样品Ni的 Prx/g.cm3 h袋密取平均/μm hr散x平均/m 直线扩散距离长.可以初步地以扩散的空位机 6.26.4 17 60 制加以解释.在高密度的近似致密的Fe基体中， 6.6-6.7 26 180 Ni原子可以按菲克定律向样品内部稳态扩散， 6.97.0 35 220 而在高孔隙度的的低密度样品中，N的扩散流 2.2合金化 不可避免地遇到孔洞的阻碍.孔洞的内表面受 Ni-P镀层的初始结构或称镀态结构是Ni 到Laplace应力的作用，方向指向孔洞中心 的微晶与非晶N,P的混合物，随着温度的升高， (o-2ylr,o为Laplace应力，y为表面张力，r为孔