电刷镀n-Al2O3/Ni-Co镀层组织与性能的研究

针对镀硬铬中污染环境和危害人体健康的六价铬,为实现清洁生产,改善生态环境,开展了电刷镀n-Al2O3/Ni-Co纳米复合镀层的研究。测试了纳米微粒的质量浓度对n-Al2O3/Ni-Co纳米复合镀层表面形貌和硬度的影响;并对比了n-Al2O3/Ni-Co纳米复合镀层和硬铬镀层的硬度、耐磨性能和抗高温氧化性能;利用XRD测定了n-Al2O3/Ni-Co纳米复合镀层的结构和晶粒尺寸。研究结果表明:纳米微粒的质量浓度为20 g/L时,镀层具有最优的表面形貌和硬度;室温条件下,n-Al2O3/Ni-Co纳米复合镀层的硬度和耐磨性能都明显优于硬铬镀层的;高温条件下,n-Al2O3/Ni-Co纳米复合镀层的抗高温氧化性能与硬铬镀层的相当。     

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。     

热处理对镍–磷–金刚石复合镀层组织及摩擦学性能的影响

采用两步复合镀法在45钢上制备了镍-磷-金刚石复合镀层,即:先采用基础镀液(由NiSO_4·6H_2O 25 g/L、Na H_2PO_2·H_2O25 g/L、CH_3COONa·3H_2O 15 g/L和Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 10 g/L组成,pH 4～5,温度80～85℃)化学镀镍-磷合金30 min,再在基础镀液中加入0.4 g/L金刚石微粒(平均粒径10μm),在机械间歇搅拌(搅拌10 s后停10 s)下复合镀10 min。然后在不同温度(150～450℃)下热处理1 h,研究热处理温度对复合镀层显微硬度、组织结构和摩擦学性能的影响。经350℃热处理的镍-磷-金刚石复合镀层的显微硬度为1 100 HV,摩擦学性能与进口摩擦垫片相当。     

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。     

电刷镀镍–石墨烯复合镀层的制备及导热性能

采用电刷镀技术在45钢表面制备了镍-石墨烯(GE)复合镀层。镀液配方和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 220 g/L,CH_3COONH_4 40 g/L,(NH_4)_3C_6H_5O_7 45 g/L,GE 0.5 g/L,NH_3·H_2O 100~130 mL/L,十二烷基硫酸钠适量,pH 7.3~7.5,电压+12 V,镀笔速率10~12 m/min,时间5 min。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)和激光热导仪表征了Ni–GE复合镀层的微观结构、GE分布和导热性。与纯Ni镀层相比,Ni–GE复合镀层更致密,晶粒尺寸更小。复合电刷镀Ni–GE层的沉积速率(8.4μm/min)低于电刷镀Ni层的沉积速率(10.4μm/min)。Ni–GE复合镀层在25℃与100℃下的热导率较Ni镀层分别提高了11.5%和25.8%,导热性更优。     

pH对脉冲电镀锌–镍–锰合金的影响

在Q235钢表面脉冲电镀Zn–Ni–Mn合金,镀液组成和工艺条件为:ZnSO_4·7H_2O 43.1 g/L,MnSO_4·H2_O 59.2 g/L,NiSO_4·6H_2O26.3 g/L,Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 176.5 g/L,NH_4Cl 30 g/L,H_3BO_3 30 g/L,十二烷基硫酸钠(SDS)0.1 g/L,p H 4.5~6.0,温度30°C,平均电流密度30 m A/cm~2,脉冲占空比20%,脉冲周期1 ms,时间20 min。研究了pH对合金镀层元素组成、沉积速率、表面形貌和耐蚀性的影响。结果表明,随p H增大,沉积速率减小;镀层中锰含量升高,锌、镍含量降低;耐蚀性先增强后减弱。p H为5.0时,所得Zn–Ni–Mn合金镀层平整致密,Zn、Ni和Mn的质量分数分别为85.71%、5.03%和9.26%,中性盐雾试验96 h的保护等级为5级。与Zn–Ni合金镀层(Ni质量分数为12.88%)相比,Zn–Ni–Mn合金镀层的腐蚀电位正移了85 mV,腐蚀电流密度低了约2个数量级,耐蚀性更优。     

氨基乙酸对硫酸盐体系电镀镍?铁合金的影响

在由300 g/L NiSO_4·6H_2O、40 g/L NiCl_2·6H_2O、0.75 g/L FeSO_4·7H_2O、30 g/L H_3BO_3、8 mg/L十二烷基磺酸钠组成的Ni–Fe合金电镀液(pH=4.2)中,研究了氨基乙酸(0.00～0.60 g/L)对其稳定性及从中所得镀层性能的影响。结果表明,氨基乙酸可与Fe~(2+)配位,抑制Fe~(2+)的氧化,提高镀液稳定性。当氨基乙酸质量浓度为0.20 g/L时,镀液的稳定性最好,镀层的耐蚀性较好。     

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。     

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。     

电沉积方式对镍–铬–钼合金镀层性能的影响

分别采用直流(DC)、单脉冲(PC)和换向脉冲(PRC)方式在Q235钢表面制备Ni–Cr–Mo合金镀层。镀液组成为:NiSO_4·6H_2O 131.4 g/L,CrCl_3·6H_2O 13.3 g/L,Na_2MoO_4·2H_2O 12.1 g/L,柠檬酸铵145.9 g/L,尿素60 g/L,抗坏血酸8.8 g/L,H_3BO_3 14 g/L,NH_4Br 10 g/L,十二烷基硫酸钠0.1 g/L。对比了采用不同方式电沉积所得Ni–Cr–Mo合金镀层的外观、表面形貌、元素组成、沉积速率、表面粗糙度和耐蚀性。3种方式电沉积所得合金镀层的外观均良好。单脉冲和换向脉冲电沉积合金镀层的组成相近,直流电沉积合金镀层的镍、钼含量比它们高,但铬含量较低。换向脉冲电沉积合金镀层的微观表面最均匀、致密,粗糙度最低(0.587μm),耐蚀性最好。     

超声波功率对电沉积钴−镍−钨合金性能的影响

以纯铜为基体,在100 kHz频率的超声波辅助下电沉积Co-Ni-W合金镀层。镀液组成和工艺条件为:CoSO_4·7H_2O 0.6 mol/L,NiSO_4·6H_2O 0.2 mol/L,Na_2WO_4·2H_2O 0.18 mol/L,H_3BO_3 0.2 mol/L,Na_2SO_4·10H_2O 0.05mol/L,Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 0.4 mol/L,pH 6.0,温度(40±2)℃,电流密度0.6 A/dm2,超声波功率0～750 W,时间15 min。研究了超声波功率对电沉积过程及合金镀层表面形貌、元素组成、相结构、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明:超声波辅助可削弱电沉积过程中浓差极化的影响,强化液相传质,促进反应界面的电子转移。超声波功率高于150W时,Co-Ni-W合金镀层的W原子分数显著提升。超声波功率为300～600W时,镀层平整、致密,呈纳米晶结构。超声波功率≥600W时,镀层趋于非晶态结构。超声波功率为450～600W时,Co-Ni-W合金镀层具有较高的显微硬度和良好的耐蚀性。     

镀液组成对电沉积Fe-Zn合金镀层组织与性能的影响

利用电沉积技术制备血管支架用可降解Fe-Zn合金镀层。研究了镀液组成对Fe-Zn合金镀层组织与性能的影响。结果表明:向镀液中加入0.50 mol/L的H_3BO_3和0.05 mol/L的C_3H_4O_4,能够控制Fe-Zn合金镀层中杂质元素O的质量分数。当C_6H_5Na_3O_7·2H_2O的浓度低于0.035 0 mol/L时,Fe-Zn合金镀层为柱状晶组织,硬度较低,并且具有(211)择优取向。当C_6H_5Na_3O_7·2H_2O的浓度高于0.035 0 mol/L时,Fe-Zn合金镀层为细晶组织,硬度增大,同时内应力较大。循环伏安曲线表明,随着C_6H_5Na_3O_7·2H2O的加入,Fe~(2+)的析出电位负移,更接近Zn~(2+)的析出电位,有利于Fe-Zn共沉积的进行。极化曲线和21 d SBF静态浸泡试验结果表明,随着晶粒的细化及Zn、O元素的增加,Fe-Zn合金镀层的自腐蚀电位由-0.45 V降低到-0.52 V,腐蚀降解速率由0.122 mg/(cm~2·d)增加到0.153 mg/(cm~2·d)。     

脉冲电镀Ni-Cr-Mn合金镀层的研究

利用脉冲电镀方法在Q235钢表面制备Ni-Cr-Mn合金镀层。镀液组成及工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 0.15mol/L,CrCl_3·6H_2O 0.25mol/L,MnSO_4·H_2O 0.5mol/L,柠檬酸钠0.35mol/L,NH_4Br 15g/L,NaCl 10g/L,尿素10g/L,硼酸15g/L,十二烷基硫酸钠0.1g/L,添加剂适量,pH值2.0~3.2,温度20~60℃,电流密度5~17A/dm~2,占空比20%,频率1 000Hz,时间30min。在温度40℃、pH值2.6、电流密度13A/dm~2的条件下,得到的Ni-Cr-Mn合金镀层的耐蚀性最好。与Ni-Cr合金镀层相比,Ni-Cr-Mn合金镀层的自腐蚀电位正移了0.07V,自腐蚀电流密度降低了约1个数量级,耐蚀性更优。     

电刷镀镍–氧化钇纳米复合镀层的组织与耐蚀性

采用电刷镀工艺制备了Ni–Y2O3纳米复合镀层,镀液组成和工艺条件为:NiSO4·6H2O 230~255 g/L,柠檬酸三钠90~105 g/L,乙酸铵20~30 g/L,Y2O3 15 g/L,表面活性剂0.01 g/L,pH 7.2~7.5,温度20°C,电压12 V,电笔速率100~120 mm/s,时间15 min。分别利用电子显微镜、X射线衍射仪和电化学工作站表征了镀层的表面形貌、微观结构和耐腐蚀性能。结果表明,与快速镍镀层相比,Ni–Y2O3纳米复合镀层更为平整、致密,晶粒相对细小。Ni–Y2O3复合镀层在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位和腐蚀速率分别为-184.86 mV和0.0596 mm/a,腐蚀后表面只是局部存在轻微的凹坑,因此Ni–Y2O3复合镀层的耐腐蚀性能明显优于快速镍镀层。     

高碳化硅含量的镍–钨–微米碳化硅复合电镀及其耐蚀性

采用电沉积法在铁片上制备Ni–W–微米SiC复合镀层。研究了微米SiC颗粒用量、pH、电流密度等工艺参数对复合镀层中SiC颗粒含量的影响,得到最优工艺为:NiSO_4·6H_2O 20 g/L,Na_2WO_4·2H_2O 50 g/L,Na_3C_6H_8O_7·2H_2O 50 g/L,微米SiC颗粒20g/L,pH7.0,电流密度2.5 A/dm~2。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和浸泡腐蚀试验表征了Ni–W–微米SiC复合镀层的晶相结构、表面形貌、元素组成和耐蚀性。采用红外光谱法初步探讨了SiC微米颗粒的沉积机理。结果表明,SiC微米颗粒在复合镀层中的质量分数可高达42.5%,SiC微米颗粒的存在能消除Ni–W合金镀层的裂纹,从而提高镀层对基体的保护能力。镀液中的阴离子可能对SiC微米颗粒的沉积过程有一定的影响。     

脉冲电镀镍–纳米氧化铝复合镀层及其组织结构与性能表征

采用脉冲电镀法在Q235钢上制备了Ni–纳米Al_2O_3复合镀层。通过正交试验得到最佳工艺条件为:六水合硫酸镍234 g/L,六水合氯化镍30 g/L,硼酸35 g/L,十二烷基硫酸钠0.6 g/L,糖精1 g/L,纳米Al_2O_3 10 g/L,p H 3.5,电流密度2 A/dm~2,占空比60%,频率1 000 Hz,温度40°C,搅拌速率200 r/min,时间60 min。在最佳工艺条件下所得Ni–纳米Al_2O_3复合镀层表面平整、致密,晶粒细小,弥散分布着纳米Al_2O_3,显微硬度、耐磨性和耐蚀性都比Ni镀层好。     

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。     

Ni-Al_2O_3复合镀层制备及其在棘轮轴轴颈的应用

采用电沉积方法在棘轮轴轴颈镀覆Ni-Al_2O_3复合镀层,以期提高其耐磨性能。选用平板形阴极先进行理论性研究,分析了镀液中纳米Al_2O_3颗粒浓度对Ni-Al_2O_3复合镀层形貌及耐磨性能的影响。结果表明,随着镀液中纳米Al_2O_3颗粒浓度由5 g/L增加至20 g/L,Ni-Al_2O_3复合镀层的磨损量逐渐降低;当镀液中纳米Al_2O_3颗粒浓度为20 g/L时,Ni-Al_2O_3复合镀层中Al_2O_3的质量分数最高,达到4.56%,磨损量最低,约为3.93 mg。Ni-Al_2O_3复合镀层改善了棘轮轴轴颈的表面形貌,降低了棘轮轴轴颈的摩擦系数,可作为减摩耐磨层,有效提高棘轮轴轴颈的耐磨性能。     

镍铁–立方氮化硼复合电刷镀工艺研究

通过复合电刷镀在20钢基体表面制备镍铁–立方氮化硼(CBN)复合镀层。研究了施镀电压、镀液温度及镀笔速率对复合镀层中CBN含量的影响,分析了镀层中CBN含量与耐磨性之间的关系。复合电刷镀NiFe–CBN的镀液组成和最佳工艺条件为:NiSO4·6H2O 270~300 g/L,FeCl2·2H2O 23~27 g/L,H3BO326~30 g/L,Na3C6H5O7·2H2O 20~30 g/L,糖精2~3 g/L,十六烷基三甲基溴化铵0.2~0.3 g/L,pH 3.2~4.0,电压14 V,温度50°C,镀笔速率15 m/min,时间100~120 min。在最佳工艺下所得镀层的CBN质量分数为9.8%,显微硬度为770 HV,耐磨性和结合力良好。     

抗坏血酸对硫酸盐体系镍–铁合金镀液稳定性的影响

研究了抗坏血酸对硫酸盐体系电镀Ni–Fe合金镀液稳定性的影响,镀液(pH=4.2)组成为:NiSO_4·6H_2O 300 g/L,NiCl_2·6H_2O40 g/L,FeSO_4·7H_2O 0.75 g/L,H_3BO_3 30 g/L,十二烷基磺酸钠8 mg/L,抗坏血酸0.00~0.15 g/L。结果表明,抗坏血酸可抑制镀液中Fe~(2+)的氧化。当抗坏血酸质量浓度为0.10 g/L时,镀液的稳定性最好,镀层的耐蚀性得到提高。