工艺参数对脉冲电沉积Ni-TiN纳米镀层微观组织和性能的影响

电沉积技术是一种方便、高效、低成本制备金属基纳米镀层的方法,其工艺参数直接决定金属基纳米镀层的微观组织及性能。为系统研究电沉积工艺参数对金属基纳米镀层表面形貌、显微组织、力学性能及耐磨损性能的影响规律,本实验采用脉冲电沉积制得Ni-TiN纳米镀层,并利用透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机研究了工艺参数对Ni-TiN纳米镀层的显微结构、显微硬度和性能的影响。结果表明,当电流密度为4A/dm~2时,Ni-TiN纳米镀层的显微硬度为984.7HV,TiN微粒复合量为8.69%(质量分数)。采用不同脉冲频率制得的Ni-TiN纳米镀层,其晶面原子呈现不同方向的面心立方晶格结构。当脉冲频率为200Hz时,Ni-TiN纳米镀层中Ni和TiN的平均粒径分别为87.2nm和34.6nm。当脉冲占空比为20%时,Ni-TiN纳米镀层的显微硬度为980HV,其平均磨损量为7.56mg/mm2。     

汽车齿轮钢电沉积Ni-TiN镀层的制备及耐磨性研究

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声波脉冲电沉积方法,在汽车齿轮钢20CrMnTi表面制备Ni-TiN镀层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机等研究Ni-TiN镀层的微观组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明,在超声脉冲电沉积获得的Ni-TiN镀层中,金属晶粒得到显著细化,组织结构最为致密,且TiN纳米微粒均匀分布于镀层中,Ni晶粒和TiN微粒的平均粒径分别为76.5和41.4nm。当电沉积时间为50min时,直流电沉积、脉冲电沉积和超声脉冲电沉积制得的Ni-TiN镀层显微硬度分别为841,882和923 Hv,超声波脉冲电沉积Ni-TiN镀层的耐磨性最优。     

电沉积工艺参数对Ni-TiN-CeO2二元纳米复合镀层中粒子复合量的影响

采用超声-脉冲电沉积法制备了Ni-TiN-CeO2二元纳米复合镀层,研究了工艺参数对镀层中CeO2及TiN粒子复合量的影响,并对镀层的表面形貌及成分进行了测试和分析。结果表明,超声-脉冲电沉积Ni-TiN-CeO2纳米复合镀层的最佳工艺参数为阴极电流密度4A/dm2,TiN粒子添加量15g/L,CeO2粒子添加量40g/L,正向脉冲占空比20%,超声波功率180W。在该工艺条件下,可获得CeO2质量分数为3.3%、TiN质量分数为4.4%的Ni-TiN-CeO2二元纳米复合镀层。同时,TiN与CeO2二元纳米粒子的加入,充分发挥了两种纳米粒子复合的协同效应,优化了粒子与基质金属的共沉积方式,大大改善了镀层质量。     

脉冲电沉积纳米Ni-TiN复合镀层

为了改善基体的耐磨性能,采用脉冲电沉积法,在不锈钢基体上制备纳米Ni-TiN复合镀层.研究了TiN粒子浓度、电流密度及搅拌速度等对复合镀层磨损量的影响.利用高分辨电子显微镜对复合镀层进行观察,并进行腐蚀试验测试.结果表明:纳米Ni-TiN复合镀层的最佳工艺参数为TiN粒子的浓度4 g/L,电流密度4 A/dm2,搅拌速度2000 r/min.在纳米Ni-TiN镀层中,纳米TiN粒子的直径均不超过50 nm,镍晶粒得到细化;且该复合镀层具有优良的耐腐蚀性.     

基于AR模型的Ni-TiN纳米镀层显微硬度预测研究

以前期研究工艺参数为基础,利用超声-电沉积的方法制备Ni-TiN纳米镀层。采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨电子显微镜(HRTEM)及纳米压痕仪(NI)对Ni-TiN纳米镀层的组分、显微组织和显微硬度进行观察和分析;利用AR模型对Ni-TiN纳米镀层的显微硬度进行预测。结果表明,在Ni-TiN纳米镀层中,存在Ni和TiN两相;当超声功率为200W、TiN浓度为4g/L时,镀层中镍晶粒和TiN粒子的平均粒径分别为50和30nm。利用AR模型可以对Ni-TiN纳米镀层的显微硬度进行预测,且预测结果的最大相对误差为3.22%。     

热处理温度对纳米Ni-TiN复合镀层的影响

恰当的热处理工艺参数是提高纳米Ni-TiN复合镀层性能的关键因素。采用超声-脉冲电沉积的方法制备了纳米Ni-TiN复合镀层,分析了热处理温度对Ni-TiN复合镀层的表面形貌、显微硬度、耐磨性能以及结合强度的影响规律。研究表明:热处理温度对镀层的耐腐蚀性和镀层与基体的结合力都有重要的影响,当热处理温度为400℃时,纳米Ni-TiN复合镀层不仅具有平整的表面,而且具有优良的耐腐蚀性;而镀层的结合强度在300℃时最佳。     

多场耦合参数对电沉积Ni-TiN纳米镀层性能的影响

利用多场耦合电沉积技术制备Ni-TiN纳米镀层,获得良好的高硬度、耐磨性好的复合镀层材料。研究多场耦合沉积的主要参数阴极电流密度、超声波功率和磁场强度对显微硬度、耐磨性的影响。结果表明,随镀液中磁场强度、阴极电流密度和超声波功率的增加,Ni-TiN纳米镀层中的显微硬度呈先增加后减小的变化趋势,而镀层的磨损量与之相反。多场耦合电沉积的最优工艺参数组合为阴极电流密度1.5 A/dm~2、超声波功率200 W、磁场强度0.6 T。在最佳工艺参数下制备的Ni-TiN纳米镀层表面粗糙程度较小,晶粒较细致,组织均匀度较好。     

正交试验优化脉冲磁场-电沉积Ni-TiN复合镀层工艺研究

为改善钻井泥浆泵活塞的耐磨性能,采用脉冲磁场-电沉积方法在40Cr试件表面制备Ni-TiN复合镀层。利用磨损试验机、电子分析天平、扫描电镜、正交试验法研究并优化Ni-TiN复合镀层的制备工艺参数。结果表明,当磁场强度为0.5T时,Ni-TiN复合镀层的磨损量到达最小值0.72 mg,当阴极电流密度和占空比分别为2.2A/dm2和50%时,Ni-TiN复合镀层的磨损量达到最小值6.4 mg。脉冲磁场-电沉积Ni-TiN复合镀层的最佳工艺参数为磁场强度0.5T,电流密度2.2A/dm2,占空比40%。     

超声波对纳米Ni-TiN复合镀层的影响

采用超声-电沉积的方法制备纳米Ni-TiN复合镀层.利用原子吸收分光光度计(AAS)、高分辨率电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射仪(XRD)研究超声波对复合镀层含量、显微组织及微观结构的影响.结果表明,超声波的引入,不仅能提高复合镀层中纳米TiN粒子的含量,还能明显改善显微组织结构,细化晶粒.在超声波功率为200W时,镀层中粒子含量达到最大值9.9%.     

汽车轴承用GCr15钢表面制备Ni-TiN纳米镀层研究

采用超声波辅助电沉积方法在GCr15钢表面制备了Ni-TiN纳米镀层,并利用摩擦磨损试验机、显微电子天平、扫描电镜、X射线衍射仪等仪器对Ni-TiN纳米镀层的磨损量、表面形貌及物相组成情况进行分析。结果表明,当超声波功率为150 W时,镀层磨损量达到最小值1.1 mg。Ni-TiN纳米镀层的平均显微硬度为648.5 Hv,其平均摩擦因数约为0.45。Ni-TiN纳米镀层主要存在Ni、Ti、N等元素,且Ni元素衍射角分别位于44.8,52.2和76.8°处,TiN粒子的衍射角位于36.7,42.6和61.8°。