硫酸铜对复合化学镀镍–磷–纳米二氧化钛的影响

以镀液稳定性、纳米TiO_2在镀液中的分散性、沉积速率以及复合镀层的磷含量、TiO_2颗粒含量和显微硬度为评价指标,研究了镀液中硫酸铜添加量对Ni-P-纳米TiO_2复合化学镀的影响。镀液配方和工艺为:NaH_2PO_2·H_2O 32 g/L,NiSO_4·6H_2O 26 g/L,一水合柠檬酸20 g/L,CH_3COONa·3H_2O 15 g/L,表面活性剂20~40 mg/L,纳米TiO_2 1~2 g/L,CuSO_4·5H_2O 2~12 mg/L,温度(88±1)℃,pH=4.8±0.2,时间1 h。结果表明,镀液中添加适量硫酸铜后,沉积速率加快,复合镀液的稳定性和纳米TiO_2在其中的分散性改善。所得Ni-P-纳米TiO_2复合镀层的耐蚀性得到改善,显微硬度提高,孔隙率降低。硫酸铜的较优添加量为4mg/L。     

复合电刷镀镍–钨–钴–纳米碳化硅及其性能

采用电刷镀工艺在45钢表面制备了Ni-W-Co-n-Sic(纳米碳化硅)复合镀层,镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·7H_2O 393 g/L,Na_2WO_4·2H_2O 23 g/L,H_3BO_3 31 g/L,柠檬酸42 g/L,Na_2SO_4 6.5 g/L,CoSO_4·7H_2O 3 g/L,NaF 5g/L,n-SiC 0~30 g/L,温度25~45℃,pH 1.4~2.4,电压5~7 V,镀笔速率0.8 m/s,时间25 min。以Ni-W-Co合金镀层的外观为指标,筛选得到较适合的复合电刷镀电压为6 V。研究了镀液n-SiC含量对镀层的组织结构、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,镀液中n-SiC含量为15~25 g/L时,可以获得颗粒均匀分布、无微裂纹的Ni-W-Co-n-SiC复合镀层。随镀液中n-SiC含量增大,复合镀层的晶化程度、Ni固溶度和显微硬度均提高,耐磨性改善,但摩擦因数的变化不大。     

热处理对锌−镍−磷−纳米二氧化硅复合电镀层性能的影响

先采用由110 g/L ZnCl_2、100 g/L NiCl_2·6H_2O、80 g/L CH_3COONH_4、40 g/L CH_3COONa、5～10g/L NaH_2PO_2·H_2O、180 g/L KCl、0.04～0.08 g/L十二烷基硫酸钠和4～6 g/L纳米SiO_2 (平均粒径7～40 nm)组成的镀液,在pH为4～5、温度为45℃和电流密度为1.5 A/dm2的条件下电镀20 min得到厚度为30～40μm的Zn-Ni-P-纳米SiO_2复合镀层。然后在氮气保护和不同温度(200、300、400和500℃)下热处理2 h。研究了热处理温度对复合镀层微观结构、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明,经300℃热处理的Zn-Ni-纳米SiO_2复合镀层的综合性能较好,显微硬度为198 HV,耐蚀性最好。     

镍–磷–石墨烯化学复合镀层的耐磨和耐蚀性能

在45钢上制得镍–磷–石墨烯化学复合镀层,镀液配方和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 30g/L,NaH_2PO_2·H_2O 25g/L,乙酸钠15g/L,柠檬酸钠15g/L,乳酸25mg/L,乙酸铅15mg/L,石墨烯100mg/L,APEO80mg/L,pH4.6,温度82°C,超声波功率150W,时间2h。利用扫描电镜分析了复合镀层的表面形貌,采用多功能材料表面性能测试仪对复合镀层的摩擦磨损行为进行研究,通过塔菲尔曲线和电化学阻抗谱测量研究了其在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,镍–磷–石墨烯复合镀层属于非晶态结构,石墨烯均匀地嵌埋在基质镀层中,使镍–磷–石墨烯复合镀层的显微硬度、耐磨性和耐蚀性均显著提高。     

表面活性剂对化学复合镀镍-磷-石墨烯镀层性能的影响

采用化学镀法在45钢上制得镍-磷-石墨烯复合镀层,基础镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 30g/L,NaH_2PO_2·H_2O 25 g/L,CH_3COONa·3H_2O(乙酸钠)15g/L,Na_3C_6H_5O_7·2H_2O(柠檬酸钠)15g/L,乳酸25mg/L,Pb(CH_3COO)_2·3H_2O(醋酸铅)15mg/L,pH4.5~4.7,温度(85±1)℃,时间2 h。先通过正交试验对表面活性剂类型、用量和石墨烯用量进行优化,再通过复配试验得到较佳组合的复合表面活性剂,最后利用扫描电镜、X射线衍射仪分析了镍-磷-石墨烯复合镀层的表面形貌和微观结构。结果表明,将烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以1:1的质量比复配时,复合镀层的厚度和显微硬度最高,分别为15.2μm和576.4 HV。镍-磷-石墨烯复合镀层是非晶结构,石墨烯均匀地嵌埋在基质镀层中。     

pH对化学复合镀镍–磷–聚四氟乙烯性能的影响

考察了pH对45钢上化学复合镀Ni–P–聚四氟乙烯(PTFE)沉积速率和镀层孔隙率、磷含量、表面形貌、耐蚀性、显微硬度和摩擦因数的影响。镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 25 g/L,NaH_2PO_2·H_2O 30 g/L,无水乙酸钠20 g/L,柠檬酸20 g/L,硫脲2 mg/L,氟碳型表面活性剂18 mg/L,PTFE 1.0 g/L,温度85℃,时间1 h。pH为5.0时,沉积速率为15.93μm/h,所得为高磷(质量分数8.34%)复合镀层,其显微硬度为163.3 HV,摩擦因数0.25,能耐中性盐雾腐蚀24.5 h。     

镀液组成对铬-金刚石复合电沉积的影响

以紫铜片为基体,采用电沉积法在三价铬镀液中制备了铬-金刚石复合镀层。在pH=1.0、电流密度12A/dm2、搅拌速率150r/min、温度30°C及施镀时间15min的条件下,研究了镀液中主要组分的质量浓度对铬-金刚石复合镀层厚度和外观的影响,得到较好的镀液配方为:CrCl3·6H2O170g/L,HCOOK60g/L,KCl20g/L,CH3COONa·3H2O20g/L,NH4Cl60g/L,超细金刚石25g/L。采用该配方制备的Cr-金刚石复合镀层表面平整、裂纹细小,金刚石颗粒均匀镶嵌在铬镀层中,显微硬度高达1292.6HV,综合性能优于纯铬镀层。     

复合化学镀镍–磷–多壁碳纳米管层及其摩擦磨损行为

在45钢上制得复合化学镀镍–磷–多壁碳纳米管(MWNTs)镀层,镀液配方及工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 30 g/L,NaH_2PO_2·H_2O 25 g/L,乙酸钠15 g/L,柠檬酸钠15 g/L,乳酸25 mg/L,醋酸铅15 mg/L,MWNTs 1 g/L,柠檬酸0.5 g/L,pH 4.5~4.7,温度(85±1)℃,搅拌速率200 r/min,时间2 h。利用扫描电镜、X射线衍射仪分析了复合镀层的表面形貌和结构,并采用多功能材料表面性能测试仪对复合镀层的摩擦磨损行为进行研究。结果表明,Ni–P–MWNTs复合镀层是非晶结构,MWNTs均匀地嵌埋在基质镀层中,使得Ni–P–MWNTs复合镀层的显微硬度和耐摩擦磨损性能得到显著提高。     

乳酸-丙酸体系化学镀低磷镍-磷合金镀层的研究

以沉积速率、镀层中磷的质量分数、孔隙率和硬度为评价指标,研究了乳酸、丙酸单独作配位剂及两者复配时镀层及镀液的性能。基础镀液配方及工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 28g/L,NaH_2PO_2·H_2O 23g/L,CH_3COONa·3H_2O 20g/L,十二烷基硫酸钠8mg/L,硫脲2mg/L,pH值5.0±0.2,温度(80±2)℃,时间1h。结果表明:单独使用乳酸或丙酸作配位剂时,无法获得性能良好的化学镀低磷镍-磷合金镀层;只有将两者复配使用,才能获得理想的化学镀低磷镍-磷合金镀层。最佳的复配方案为乳酸18mL/L+丙酸10mL/L。此时,镀层中磷的质量分数为3.81%,沉积速率为16.31μm/h,孔隙率为0.70个/cm2,硬度为2 946MPa。     

镀液中石墨烯添加量对镍-石墨烯复合电镀层微观结构和耐磨性的影响

为提高巴氏合金的耐磨性,将石墨烯作为增强相添加到由240g/L NiSO_4·6H_2O、45 g/L NiCl_2·6H_2O、30 g/L H_3BO_3、20 g/L Na_2SO_4和0.1 g/L十二烷基苯磺酸钠组成的镀镍液中,在ZSnSb8Cu4合金上电沉积得到镍-石墨烯复合镀层。采用扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验仪考察了镍-石墨烯复合镀层的表面形貌、组织结构和耐磨性。结果表明,复合电沉积镍-石墨烯能够有效提高巴氏合金基体的耐磨性,而镀液中石墨烯添加量的增大能使镀层晶粒细化,显微硬度升高,摩擦因数和磨损率减小。当镀液中石墨烯的质量浓度为400 mg/L时,镍-石墨烯复合镀层的显微硬度较高,耐磨性最优。     

化学复合镀中金刚石颗粒的分散对复合镀层性能的影响

通过数值仿真,研究了镀槽结构与搅拌速率对镀液流场和镀液中金刚石颗粒分布特性的影响,并制备了镍–磷–金刚石复合镀层,研究了镀槽结构与搅拌速率对镀层中金刚石含量、粒径分布以及镀层显微硬度和耐磨性的影响。结果表明,镀槽中添加挡板和提高搅拌速率,可以明显改善镀液流场的均匀性,有利于金刚石颗粒在镀液与镀层中的分散与均匀分布,显著提高复合镀层的显微硬度与耐磨性;当镀槽中有挡板、搅拌速率为600 r/min时,所制备的微米金刚石–镍–磷复合镀层经400°C热处理1 h后,显微硬度高达1 442 HV,镀层几乎无磨损。     

电流密度对喷射电沉积钴–磷合金镀层的影响

采用喷射电沉积法在45钢棒表面制备Co-P合金镀层。镀液组成和工艺参数为:CoSO_4·7H_2O 200 g/L,H_3PO_4 50g/L,H_3BO_3 30 g/L,NaCl 25 g/L,pH=1.0,温度50℃,喷头移动速率1.2 mm/s,电流密度10~70A/dm~2。研究了电流密度对Co-P合金镀层的表面形貌、相结构、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明:在10~70A/dm~2电流密度范围内,随电流密度从10A/dm~2增大到70 A/dm~2,Co-P合金镀层的厚度变化不大,晶粒细化,显微硬度升高,耐磨性改善,但电流密度高于40A/dm~2时所得镀层的表面平整度下降。     

ZrO_2添加量对镍–钴–二氧化锆复合镀层微观结构和性能的影响

在由80 g/L Ni(NH_2SO_3)_2·4H_2O、12 g/L Co(NH_2SO_3)_2·4H_2O和40 g/L H_3BO_3组成的基础镀液中加入ZrO_2纳米粒子(平均直径50 nm),通过超声辅助电沉积法制备了Ni–Co–ZrO_2复合镀层,工艺条件为:pH 4.0,电流密度5 A/dm~2,温度50℃,超声功率240 W,极间距40 mm。研究了ZrO_2添加量对Ni–Co–ZrO_2复合镀层的微观结构、显微硬度、耐磨性和热稳定性的影响。ZrO_2纳米粒子的引入使所得复合镀层的表面更加平整、致密,镀层中Ni–Co合金的固溶体结构未发生变化,只是晶粒的择优取向和生长改变。当镀液中ZrO_2添加量为10 g/L时,所得Ni–Co–ZrO_2复合镀层具有较高的显微硬度以及较好的耐磨性和热稳定性。     

脉冲电沉积铜-锡-镍-聚四氟乙烯复合镀层的组织结构和摩擦学性能

采用脉冲电沉积法在碳素工具钢表面制备Cu-Sn-Ni-PTFE复合镀层。镀液配方和工艺为:K_4P_2O_7·3H_2O 266.5 g/L,Cu_2P_2O_7·4H2O 20 g/L,NiSO_4·4H_2O 0.06~0.14 mol/L,KNaC_4H_4O_6·4H_2O 31.6 g/L,Na_2SnO_3·3H_2O 40 g/L,KNO_3 40 g/L,Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 20 g/L,PTFE 10 g/L,pH 9.5~10.0,温度35~40℃,电流密度2.5 A/dm~2,脉冲频率3 000 Hz,占空比60%,转速100 r/min,时间1 h。研究了镀液中Ni~(2+)浓度对复合镀层表面形貌、组成、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,镀液中Ni~(2+)浓度为0.1 mol/L时,Cu-Sn-Ni-PTFE镀层表面均匀、致密,显微硬度高达391 HV,耐磨性最好。     

电镀制备镍–碳化钨复合电极及其抗电蚀性能

采用复合电镀工艺在纯铜棒表面制备了Ni–WC复合镀层。镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 250~300 g/L,NiCl_2·6H_2O 40~50 g/L,H_3BO_3 30~45 g/L,十二烷基硫酸钠0.05 g/L,WC微粒(平均粒径400 nm)25~45 g/L,温度30~50°C,电流密度2.0~4.0 A/dm2,时间4 h。研究了WC添加量、阴极电流密度及镀液温度对Ni–WC复合镀层的WC含量和显微硬度的影响。WC添加量为35 g/L,镀液温度为40°C和阴极电流密度为3.0 A/dm~2,所得Ni–WC复合镀层的厚度为103μm,WC质量分数为29.95%,显微硬度为322.4 HV。分别采用Ni–WC复合电极、纯铜电极和纯镍电极为工具电极,对W_7Mo_4Cr_4V_2Co_5高速钢进行电火花加工。结果表明,最佳工艺下制备的Ni–WC复合电极的损耗率分别为纯铜电极和纯镍电极损耗率的72%和62%。     

电刷镀制备镍/钴多层膜的工艺优化

采用单液法电刷镀制备200μm厚的Ni/Co多层膜镀层。镀液配方和工艺为:NiSO_4·7H_2O 250 g/L,CoSO_4·7H_2O 17~50 g/L,H_3BO_3 35 g/L,NaCl 20 g/L,十二烷基硫酸钠0.1~0.5 g/L,pH 2.0~5.0,温度40~60℃。通过单因素试验确定镀液的CoSO_4·7H_2O与NiSO_4·7H_2O的质量浓度比为1∶10,镍、钴单层的沉积电压分别为9.0 V和3.5 V。通过对比不同厚度单层膜的Ni/Co多层膜镀层的表面形貌、元素组成、表面粗糙度、显微硬度和耐磨性能,分析单层膜厚度变化对Ni/Co多层膜镀层性能的影响,最终确定较优单层膜厚度为4μm。所得Ni/Co多层膜镀层的显微硬度为496.8 HV,摩擦因数为0.42,耐磨性最好。     

丁二酸对化学镀Ni-P-纳米TiO_2复合镀层性能的影响

研究了丁二酸对化学镀Ni-P纳米TiO_2复合镀层性能的影响。镀液组成及工艺条件为:NaH_2PO_2·H_2O 32g/L,NiSO_4·6H_2O 26g/L,一水合柠檬酸20g/L,CH_3COONa·3H_2O 15g/L,十二烷基苯磺酸钠40 mg/L,纳米TiO_2微粒0.6~1.5g/L,丁二酸4~24 mg/L,温度(88±1)°C,pH值4.8±0.2,时间1h。加入适量的丁二酸,能够提高镀液的稳定性,加快沉积速率,提高镀层中磷的质量分数、显微硬度及耐蚀性。丁二酸的最佳质量浓度为2g/L。     

电镀时的温度和电流密度对铬–石墨烯复合镀层摩擦磨损行为的影响

以420不锈钢为基材,采用含Cr O_3 180 g/L、硫酸1.8 g/L、Cr~(3+)1.8 g/L、十二烷基苯磺酸钠8 mg/L和多层石墨烯80 mg/L的镀液,在温度40~55°C和电流密度20~50 A/dm2的条件下电镀10 min,得到了铬–石墨烯复合镀层。研究了镀液温度和电流密度对复合镀层显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,当镀液温度为50°C,电流密度为30 A/dm~2时,所得复合镀层表面平整均匀,显微硬度高,摩擦学性能较好。     

稳定剂对中温化学镀镍–磷合金的影响

以镀液稳定性、沉积速率、镀层磷含量和光泽度为评价指标,研究了硫酸铜、硫酸高铈和硫脲各自作为稳定剂时对45钢上中温化学镀镍的影响。镀液的基础配方和工艺条件为:NaH_2PO_2·H_2O 28 g/L,Ni SO4·6H_2O 26 g/L,C_6H_8O_7·H_2O 12 g/L,CH_3COONa·3H_2O 15 g/L,十二烷基磺酸钠(SDS)10 mg/L,丁二酸3 g/L,pH 5.2±0.2,温度(75±2)°C,时间1 h。采用硫酸铜作为稳定剂时,镀层的光泽度最好,但沉积速率较慢;采用硫脲作为稳定剂时,镀液稳定性最好,沉积速率最快,但镀层光泽度较低;采用硫酸高铈作为稳定剂时,化学镀镍的效果不佳。将6 mg/L CuSO_4·5H_2O与2 mg/L硫脲复配时,镀液稳定性最好,沉积速率为15.72μm/h,可获得光泽度为171.3 Gs、表面平滑、结晶细致的中磷化学镀镍层。     

电镀镍–钨–磷合金在海上平台输水管道系统中的应用

以海上平台输水管道系统用A106钢为基体电镀Ni–W–P合金。镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 100~200 g/L,Na_2WO_4·2H_2O 10~100 g/L,H_3PO_3 10~50 g/L,自制YC-5202添加剂10~40 m L/L,电流密度1~10 A/dm~2,pH 2~8,温度40~80°C。研究了热处理温度对合金镀层微观结构和显微硬度的影响,并表征了合金镀层的微观形貌、结合力、耐中性盐雾腐蚀、耐H_2S腐蚀和抗冲蚀性能。随热处理温度升高,镀层由非晶态转变为晶态,显微硬度先升高后降低。Ni–W–P合金镀层表面平整、致密,结合力良好,经720 h中性盐雾试验后的保护等级为10级,经168 h H2S腐蚀试验后的平均腐蚀速率为0.007 6 mm/a,仅发生轻度腐蚀;在冲蚀试验中的损耗速率为0.656 mg/(h·cm~2),比基材的损耗速率低70%。