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。     

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%。     

超声辅助脉冲电沉积Ni-TiN复合镀层的结合力和耐蚀性

超声辅助脉冲电沉积综合了超声波空化效应的解团聚和搅拌作用以及脉冲电流瞬时电流密度高、电流参数可控等特点,是制备纳米复合镀层的有效方法.采用超声辅助脉冲电沉积技术制备了Ni-TiN纳米复合镀层,并用扫描电镜及能谱分析系统、显微硬度计、划痕仪和电化学工作站研究了Ni-TiN复合镀层的微观结构、结合力和耐蚀性.结果 表明:电流密度、脉冲占空比和超声功率对复合镀层中TiN复合量有一定影响.当电流密度为4 A/din2,占空比为40％,超声功率为300W时,复合镀层中TiN粒子复合量为9.98％(质量分数),显微硬度值为741 HV,复合镀层表面晶粒细小、平整致密,复合镀层与基底结合良好,结合力为704.77 MPa;同时复合镀层表现出较优的耐腐蚀性能.     

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。     

脉冲电沉积纳米晶镍沉积层的力学性能研究

为了提高镍沉积层的显微硬度和抗拉强度,采用传统的Watt镀液通过脉冲电沉积制得纳米镍沉积层.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)方法分析了沉积层的表面形貌、织构和晶粒大小与脉冲参数的关系.分析表明,微观形貌为胞状结构,平均晶粒尺寸为10.3 nm;随着占空比减小,晶粒得以细化.研究了脉冲参数对纳米镍镀层显微硬度、抗拉强度的影响,最大显微硬度达到591 HV,最大拉伸强度达900MPa,分别为直流镍镀层的4.0和1.4倍;热处理试验表明,200℃热处理有利于提高镍镀层的显微硬度.     

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.     

超声功率对多场耦合作用下脉冲电沉积Ni-ZrO_2纳米复合镀层性能的影响

超声作为解决纳米粒子团聚的有效方法之一,将其引入到磁场-脉冲电沉积中,在磁场-超声耦合作用下脉冲电沉积成功制得了Ni-ZrO_2纳米复合镀层。本工作系统地研究了超声功率对Ni-ZrO_2纳米复合镀层表面形貌、ZrO_2含量、组织结构、显微硬度、耐磨性、耐蚀性能的影响。结果表明,未施加超声时,镀层中ZrO_2含量为6.43%(质量分数),显微硬度为384HV。超声功率从0 W增大到320 W时,复合镀层的性能呈先上升后下降的趋势。当超声功率为240 W时,Ni-ZrO_2纳米复合镀层表面平整致密,晶粒细化,镀层中ZrO_2含量为15.2%(质量分数),显微硬度为494HV,磨损后的表面较光滑,并具有良好的耐蚀性。     

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°。     

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。     

热处理对纳米Ni-TiN复合镀层摩擦磨损性能的影响

采用超声-电沉积的方法制备了纳米Ni-TiN复合镀层。测试了不同热处理温度下纳米Ni-TiN复合镀层的硬度和磨损量,对镀层的摩擦磨损性能进行了分析。结果表明,热处理温度在300℃时纳米Ni-TiN复合镀层的硬度和耐磨性能最佳,硬度为932.28HV,磨损量为13.5mg;复合镀层的摩擦系数随着热处理温度的升高而略有增大。     

纳米SiC浓度对Ni/纳米MoS_2基复合镀层结构和耐磨性能的影响

采用双脉冲复合电镀技术,在瓦特型镀液中,制备含纳米SiC的Ni/MoS2基复合镀层。研究纳米SiC浓度对复合镀层微观形貌、组织结构、显微硬度和摩擦性能的影响。结果表明:镀液中添加纳米SiC后,Ni/MoS2复合镀层的微观形貌产生明显的变化,随镀液中SiC浓度的增加,复合镀层表面致密度提高;镀液中纳米SiC浓度在1.0~1.5g/L时,组织由Ni+MoS2+SiC组成;纳米SiC为1.5g/L时,显微硬度达到最大,为505HV,摩擦因数为0.28,分别为纯Ni/MoS2的1.6倍和1/2。复合镀层的磨损机制以磨料磨损为主。     

非晶态Cr-C合金镀层性能及晶化过程研究

采用电沉积法制备非晶态Cr-C合金镀层,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对镀层结构和形貌进行表征,并对镀层进行硬度、耐磨性、耐腐蚀性及热处理实验。结果表明,非晶态Cr-C合金镀层硬度、耐磨性和耐腐蚀性均明显优于普通晶态镀层;施镀态镀层硬度为997HV0.025,在300～600℃范围内发生晶化反应并析出Cr7C3、Cr23C6化合物,硬度可达1610HV0.025。     

超临界条件下脉冲占空比对石墨烯复合镀层微观结构和性能的影响

以氧化石墨烯(GO)为第二相添加物,采用超临界二氧化碳流体(SCF-CO_2)辅助脉冲复合电沉积技术制备超临界镍基石墨烯复合镀层。研究了脉冲占空比对镀层的微观结构和力学性能的影响。结果表明:超临界二氧化碳流体和氧化石墨烯共同作用可以显著细化复合镀层的显微组织;复合镀层镍衍射晶面(111)和(200)峰位的变化说明结晶过程中择优取向发生了改变;占空比参数的变化,对镀层力学性能影响较大。当占空比为50%时,超临界镍基石墨烯复合镀层的显微硬度值高达756.8HV_0.2,磨痕截面积为4385μm^2,与普通条件下制备出的镍基石墨烯复合镀层相比,其硬度和耐磨性分别提高了1.6倍和11倍。     

Microstructures and wear properties of TiN-based cermet coating deposited on 1Cr18Ni9Ti stainless steel by electrospark process

A simple and effective surface treatment technique, electrospark deposition (ESD), has been successfully applied to deposit TiN-based cermet coating on stainless steel substrate. The nitrided coating had an average thickness of about 30 μm and formed metallurgical bonding with the substrate. The microstructure of the coating was mainly composed of TiN phase and ferrite (α-FeCr) phase. Its microhardness reached 889HV. The experimental results demonstrated that the nitrided coating had an excellent sliding wear resistance because the hard TiN phase distributed in the coating increased the resistance to micro-cutting and plowing during the sliding wear test, which effectively improves the surface performance of stainless steel substrate.     

Structure,hardness and tribological properties of nanolayered TiN/TaN multilayer coatings

TiN/TaN coatings, consisting of alternating nanoscaled TiN and TaN layers, were deposited using magnetron sputtering technology. The structure, hardness, tribological properties and wear mechanism were assessed using X-ray diffraction, microhardness, ball-on-disc testing and a 3-D surface profiler, respectively. The results showed that the TiN/TaN coatings exhibited a good modulation period and a sharp interface between TiN and TaN layers. In mutilayered TiN/TaN coatings, the TiN layers had a cubic structure, but a hexagonal structure emerged among the TaN layers besides the cubic structure as the modulation period went beyond 8.5 nm. The microhardness was affected by the modulation period and a maximum hardness value of 31.5 GPa appeared at a modulation period of 8.5 nm. The coefficient of friction was high and the wear resistance was improved for TiN/TaN coatings compared with a homogenous TiN coating, the wear mechanism exhibited predominantly ploughing, material transfer and local spallation.     

渗剂中铝粉含量对Cu基Ni镀层表面Cr-Al渗层组织和性能的影响

为了提高铜金属表面硬度和耐磨性,在铜表面预先镀镍,然后对镍镀层进行渗cr,Al,制备Cr-Al渗层.研究了渗剂中铝粉含量对其微观组织、显微硬度和耐磨性的影响.结果表明:当渗剂中铝粉含量在5%～20%(质量分数,下同)范围,渗层组织为Ni(Cr,Al)固溶体,晶面(200)出现明显的择优生长,显微硬度从HV170增加到H...     

用电热爆炸超高速喷涂法制备WC-Co合金涂层的研究

制备高性能表面耐磨涂层是抵抗工件磨损的有效途径.利用自行研制的电热爆炸超高速喷涂装置,进行了在大气环境下制备WC-Co硬质合金抗磨涂层的试验研究.分析了WC-Co金属陶瓷箔爆炸过程的电学变化特性,不同电压等级下的试验结果表明:爆炸箔的平均能量利用率约为30%,得到了亚微米级的超细晶涂层;涂层的平均显微硬度为原始喷涂材料硬度的1.1～1.5倍,最高可达2 220 HV;在涂层与基体结合面处形成了不同于涂层和基体组织的过渡层;晶粒直径最小可达70 nm,平均晶粒度级别数G=20.8.     

TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基激光熔覆层的组织与耐磨性EI北大核心CSCD

采用激光熔覆技术在TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究涂层的成形质量、微观组织、物相组成、硬度和摩擦学性能。结果表明:涂层主要由β-Ti,Co_(3)Ti,CrTi_(4)和TiC等物相组成,涂层与基体形成了良好的冶金结合。涂层结合区组织是平面晶和柱状晶,中部组织是树枝晶,顶部组织是等轴晶。涂层各微区的碳化钛形貌有显著差别,其中顶部和中部区域碳化钛为粗大的树枝状和花瓣状,而结合区为针状和近球状。涂层显微硬度最大值为715HV,约是TA15显微硬度(330HV)的2.1倍;同等条件下涂层磨损量为30.14 mg,约为TA15磨损量98.11 mg的30.7%。涂层与基体的磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损模式,但涂层的磨损程度较轻。     

Friction and Wear Characteristics of Brush Plating Ni/nano-Al2O3 Composite Coating under Sand-Containing Oil

Ni-matrix composite coating containing AI2O3 nano-particles is prepared by brush plating. The effects of the nano-particles on the microstructure, microhardness and tribological properties of the composite coating under the lubrication of a diesel oil containing sand are investigated. The results show that the microstructure of the composite coating is finer than that of the pure nickel coating due to the codeposition of the nano-particles. When the nano-particle concentration in the electroplating bath reaches 20 g/L, the microhardness, and wear resistance of the composite coating is as much as 1.6 times and 1.3-2.5 times of those of the pure nickel coating respectively. The main hardening mechanism of the composite coating is superfine crystal grain strengthening and dispersion strengthening. The composite coating is characterized by scuffing as it slides against Si3N4 under the present test conditions.