超声辅助电沉积Ni-Co/Y2O3复合镀层的电化学研究

为了研究Y_2O_3纳米粒子在与Ni~(2+)和Co~(2+)共沉积过程中的电化学行为,揭示Ni-Co/Y_2O_3复合镀层的电结晶机理,针对Ni-Co/Y_2O_3的超声辅助电沉积进行了循环伏安(CV)、计时电流(CA)、交流阻抗(EIS)等电化学测试,并通过对实验曲线的拟合计算出共沉积过程的动力学参数。结果表明,Y_2O_3纳米粒子与基质金属的共沉积使形核/生长电位正移,阴极极化度减小。Ni-Co合金和Ni-Co/Y_2O_3复合镀层的形核/生长符合Scharifker-Hill瞬时成核模型:低负电位下,复合镀层的成核速率更高,Y_2O_3纳米粒子对Ni-Co合金的形核起促进作用;高负电位下,Y_2O_3纳米粒子抑制了Ni-Co合金的形核过程。拟合计算结果与实验曲线的理论分析一致。EIS测试表明,Y_2O_3纳米粒子对电极/电解液界面处的双电层无明显影响,但会减小复合共沉积过程的电荷转移电阻。     

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。     

纳米Ni-SiC非晶态复合镀层的制备工艺及性能研究

采用超声-电沉积法,在45钢表面制备纳米Ni-SiC非晶态复合镀层.研究镀液中纳米SiC粒子的悬浮量、超声功率和电沉积条件对复合镀层的影响.利用扫描电镜、电子探针、显微硬度计和摩擦磨损试验机等对复合镀层的形貌、组织结构及性能进行分析研究.结果表明,采用适当的超声-电沉积工艺(SiC粒子的悬浮量4 g/L,超声功率200 W),可以制备性能较好的纳米Ni-SiC复合镀层,其磨损量约为镍镀层的1/5,显微硬度是镍镀层的3倍左右.     

脉冲电沉积纳米SiC/Ni-Co复合镀层腐蚀特性

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)研究了脉冲电沉积法制备的纳米晶Ni-Co合金镀层及其纳米 SiC/Ni-Co复合镀层的组织结构、表面形貌和成分。用浸泡法和电化学极化法对比测试了纳米晶Ni-Co合金镀层和纳米 SiC/Ni-Co复合镀层在3.5 wt% NaCl和5 wt% HCl溶液中的腐蚀行为。研究结果表明：通过脉冲电沉积法制备的Ni-Co合金镀层和纳米SiC/Ni-Co复合镀层具有典型的纳米晶结构;随着纳米SiC颗粒的增加,复合镀层的晶粒尺寸减小,硬度增加。所制备的纳米SiC/Ni-Co复合镀层颗粒分散均匀,其在3.5 wt% NaCl和5 wt% HCl溶液中的耐蚀性均优于纳米晶Ni-Co合金镀层。纳米晶Ni-Co合金镀层和纳米SiC/Ni-Co复合镀层在3.5 wt% NaCl溶液中的腐蚀速率极低,表现出极好的耐腐蚀性能,而在5 wt% HCl溶液中的腐蚀形态则表现为点蚀。     

超声-射流电沉积Ni/Co-TiN纳米镀层的工艺参数优化及性能研究

为提升40Cr钢的力学性能,采用超声-射流电沉积法在其表面制得Ni/Co-TiN纳米镀层。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）测试镀层的表面形貌、元素组成及相结构,并采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站对镀层显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能进行测试。随着镀液中TiN纳米粒子浓度、射流速度或超声波功率的增大,Ni/Co-TiN纳米镀层的显微硬度均呈现先提高后降低的变化趋势。由正交试验结果可知,镀层制备的最优工艺参数组合为：射流速度4 m/s,超声波功率120 W,TiN纳米粒子浓度10 g/L。该工艺参数组合下制备的Ni/Co-TiN纳米镀层的表面形貌平整致密,Ni/Co晶粒尺寸得到明显细化,TiN粒子弥散分布其中;镀层的显微硬度高达689.82 HV,其摩擦系数较小且磨损失重较少,镀层自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.338 V和2.13×10^-6 A/cm²。     

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。     

AZ91D镁合金表面电沉积n-ZrO2/Ni复合镀层及耐蚀性研究

在AZ91D镁合金表面化学镀Ni-P的基础上电沉积n-ZrO2/Ni复合镀层和纯Ni电镀层,并对其表面形貌、截面形貌和耐蚀性进行了对比分析。结果表明AZ91D镁合金表面电沉积纳米复合镀层比纯镍镀层组织更细小,镀层更致密、平整。n-ZrO2/Ni复合镀层具有明显的钝化区,具有良好耐蚀性。     

Ni-ZrO_2-CeO_2二元纳米复合镀层摩擦磨损及耐蚀性研究

利用超声-脉冲电沉积法在45钢基体上制备了纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层和Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层,对比研究了3种镀层的表面形貌、显微硬度、摩擦磨损及耐蚀性能。结果表明与纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层相比,Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层表面最光滑且晶粒最细小,表面显微硬度最高为494.18 Hv0.1;在施加载荷50N、转速300r/min、磨擦时间3min的磨损条件下磨损量最小为2.6mg且摩擦系数最小为0.285;在常温3.5%NaCl溶液腐蚀条件下腐蚀速率最低为0.060383mm/year,表面腐蚀特征不明显。镀层中共沉积的纳米ZrO_2、CeO_2颗粒充分发挥了二元纳米粒子协同生长的优势,使得镀层金属晶粒更加细化,表面更加平滑光整,镀层的耐腐蚀性能得到提高。     

脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的性能

Ni-P/纳米Al2O3复合镀层具有良好的耐磨、耐腐蚀性能,但有关脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的报道较少.采用脉冲电沉积方法制备了Ni-P/纳米Al2O3复合镀层,研究了复合镀层的表面形貌、结构及其在5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,并对300,400,500℃热处理后的复合镀层的显微硬度进行了测试.结果表明:Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的耐蚀性优于1Cr18Ni9Ti不锈钢,但比Ni-P合金镀层差;随镀液中纳米Al2O3浓度增大,复合镀层的显微硬度提高,镀液中纳米Al2O3浓度为25.0 g/L时制得的复合镀层的硬度为685.5 HV;Ni-P/纳米Al2O3复合镀层经400℃热处理后硬度最高.     

电沉积参数对镍-纳米金刚石复合镀层性能的影响

目前有关纳米复合镀层电沉积的研究还不够深入、系统。以瓦特镀镍液为基础,在Q235A钢基体上制备镍-纳米金刚石复合镀层,研究了纳米金刚石浓度、搅拌速度对镍-纳米金刚石复合镀层性能的影响规律。在测试纳米金刚石复合镀液中镍的还原行为时发现,随着纳米金刚石浓度的升高,镍离子的极化程度呈现先升高后下降的趋势,镀液中纳米金刚石浓度为8.0 g/L时极化程度最大,同等条件下直流电沉积制备的复合镀层硬度、弹性模量分别为4.66 GPa和195.2 GPa,而双脉冲电沉积制备的镀层硬度和弹性模量分别达到5.23 GPa和197.4 GPa。     

Tribological Properties of Mo-N Hard Coatings on Ti6Al4V by Double Glow Discharge Technique

Mo-N hard coatings on Ti6Al4V were formed using double glow discharge technique. The fundamental coating properties, such as the phase, hardness and elastic modulus were investigated. The tribological performances of the coatings in dry wear condition were studied by means of ball-on-disc wear machine. The experimental results showed that the thickness of the Mo-N hard coating was about 10 µm. The coating was single fcc γ-Mo2N phase with (200) preferred orientation. The hardness and the elastic modulus of the coating was 13.80 GPa and 261.65 GPa respectively. The surface treatment enhanced the hardness and elastic modulus of the surface of Ti6Al4V base greatly. With GCr15 slider ball, the friction coefficient of the Mo-N hard coating was in the range of 0.56~0.65 at the steady state. Though the coating did not show friction reducing effect, it improved the wear resistance of Ti6Al4V greatly.     

An investigation into the mechanical and tribological properties of plasma electrolytic oxidation and hard-anodized coatings on 6082 aluminum alloy

A ceramic coating on AA6082 aluminum alloy prepared by plasma electrolytic oxidation (PEO) has been studied and compared against a sulphuric acid hard-anodized coating on the same alloy. Surface morphology and microstructures of the coatings have been examined by scanning electron microscopy. X-ray diffraction is used to determine the phase composition of the coatings. The adhesion strength of the coatings has been evaluated using a scratch test method. The coating's mechanical properties such elastic modulus and hardness data have been generated using a dynamic ultra-microhardness tester. Sliding wear tests with different loading rates are performed on the coatings in order to assess their wear resistance. Test results show that the PEO treated samples exhibit significantly better mechanical properties compared to hard anodized samples. The elastic modulus and hardness of the PEO coating are 2-3 times greater than of the hard anodized coating and subsequently, an improved wear resistance of the PEO coating has been achieved. The mechanical properties of the coatings and their relations to their tribological performance are discussed.     

陶瓷颗粒增强镍合金复合涂层冲蚀磨损的试验研究

以WC,ZrO₂,Cr₂O₃和Al₂O₃陶瓷颗粒为增强相,镍合金粉末为基体,运用等离子喷涂技术制备四种陶瓷/镍合金复合涂层。采用冲蚀磨损试验机和正交试验方法,进行陶瓷颗粒相浓度、磨粒粒度、冲蚀角和速度对陶瓷颗粒/镍合金复合涂层抗冲蚀磨损性能影响的试验研究。采用表面形状测量仪对陶瓷颗粒/镍合金复合涂层磨损表面形貌进行测量和分析。试验结果得到WC,ZrO₂,Cr₂O₃和Al₂O₃四种陶瓷颗粒/镍合金复合涂层冲蚀磨损率的经验关联式。     

真空退火温度对AlCrSiN/Mo自润滑涂层结构与性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合镀膜技术制备AlCrSiN/Mo自润滑涂层,通过真空退火处理改善其结构和性能。利用扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针分析仪、纳米压痕仪、划痕测试仪及摩擦磨损试验机,系统研究真空退火温度对涂层组织结构、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明:所有AlCrSiN/Mo涂层均是a-Si3N4非晶相包裹nc-(Al,Cr,Mo)N的纳米复合结构。经真空退火后,涂层表面颗粒尺寸明显增大,对应纳米硬度与临界载荷均出现下降,而耐磨和减摩性能得到显著改善。当退火温度为700℃时,涂层的综合性能最佳,纳米硬度为18.3GPa、摩擦因数为0.51、磨损率为3.4×10^-4μm^3·(N·μm)^-1,此时特征值H/E和H3/E*2亦最高。     

高频脉冲电镀制备Ni—Co／SiC复合镀层及性能研究

采用高频脉冲电源,在镍钴合金衬底上添加SiC,探索制备镍钴合金碳化硅镀层的最佳条件。较佳工艺条件为：频率80kHz,平均电流密度3A／dm^2,占空比0．24,温度为40摄氏度,添加剂为0．5g／L煮沸30min的十二烷基硫酸钠与1g／L糖精钠。通过SEM、XRD测试结果分析高频脉冲各条件对镀层性质的影响原因,研究了脉冲频率、占空比、电流密度、SiC及添加剂对镀层结构、耐腐蚀性的影响。相比相同条件下未添加SiC的镍钴合金镀层,高频脉冲镀层的孔隙率较低,表面致密均匀,耐腐蚀性较好,高频脉冲电镀Ni-Co／SiC合金镀层的耐腐蚀性随着频率的升高而显著增强。     

冷热循环处理对钛基非晶合金摩擦学性能的影响EI北大核心CSCD

钛合金的耐磨性较差,在钛合金活动部件表面制备钛基非晶合金涂层是一种保持钛合金优势又提升其耐磨性的选择。采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、SEM、摩擦磨损试验机,对冷热循环处理前后钛基块体非晶合金的组织结构与摩擦行为进行比较研究。结果表明:经过冷热循环处理后的钛基块体非晶合金仍然保持着完全非晶态,弛豫焓提升11%。冷热循环处理后钛基非晶合金的平均纳米硬度从6.84 GPa降低到6.59 GPa,平均弹性模量从118.70 GPa降低到103.43 GPa,但硬度与弹性模量的比值增大。冷热循环处理后,钛基块体非晶合金在5 N和10 N的载荷下磨损率减小了约10%。与TC4合金相比,其在5 N和10 N载荷下的磨损率分别减小了20%和50%。TC4合金由于硬度较低,呈现较为严重的黏着磨损。冷热循环处理后,钛基非晶合金的磨损机制从铸态的磨粒磨损为主向磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用转变,且随着载荷的增大,黏着磨损减轻,磨粒磨损占据主导。因此,冷热循环处理是提升钛基块体非晶合金摩擦学性能的一种有效方法。     

Ti6Al4V钛合金表面Ta2O5/Ta2O5-Ti/Ti多涂层的制备与性能研究

采用磁控溅射技术在Ti6Al4V钛合金表面制备了Ta_2O_5/Ta_2O_5-Ti/Ti多层涂层;利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪 (XPS),分析了涂层的微观结构、物性组成和化学价态;通过划痕仪、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站,检测了涂层的结合强度、力学性能、摩擦系数和耐腐蚀性。研究结果表明,Ta_2O_5/Ta_2O_5-Ti/Ti多层涂层表面由峰型颗粒组成,粒径大小均匀,涂层结构致密。与Ti6Al4V相比,Ta_2O_5/Ta_2O_5-Ti/Ti多层涂层试样具有较小的摩擦系数,较高的腐蚀电位和较小的腐蚀电流密度,表现出良好的耐磨和耐腐蚀性能,能对Ti6Al4V合金植入材料起到较好的保护作用。     

微弧氧化处理对钛铌合金力学及摩擦磨损性能的影响

采用微弧氧化的方法于磷酸盐电解液中在二元β型TiNbx(x=5,10,15,20,25)合金表面制备了微弧氧化涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征各合金表面微弧氧化涂层的物相组成和微观形貌。采用纳米压痕仪、球-盘摩擦磨损实验仪分析了微弧氧化处理对钛铌合金力学性能、耐磨性的影响。结果表明,通过微弧氧化处理可以有效的在各基体表面制备出氧化涂层,表面微孔数目及大小无明显差别,拥有相似的致密度,氧化涂层主要由TiO₂相组成。随着基体Nb含量的增加,各基体表面微弧氧化涂层的硬度值与弹性模量表现出相同的变化趋势,Ti-15Nb合金表面微弧氧化涂层的硬度值和弹性模量值最大。经过微弧氧化处理后,Ti-5Nb和Ti-15Nb表面摩擦系数与基体相近,并无减摩效果;Ti-10Nb、Ti-20Nb和Ti-25Nb表面摩擦系数下降了55%以上,主要磨损机制由磨粒磨损变为粘着磨损,改善了合金的耐磨性能。     

Fabrication,characterization and wear corrosion testing of bioactive hydroxyapatite/nano-TiO2 composite coatings on anodic Ti–6Al–4V substrate for biomedical applications

This study elucidated structure and mechanical properties of the electroplated hydroxyapatite/nano-TiO₂ composite coatings on Ti–6Al–4V alloy. Their effect on the corrosion and wear corrosion resistance in Hanks’ solution was examined as well. The anodizing process was performed on Ti–6Al–4V alloy surface to enhance the adhesion of these composite coatings on Ti alloy. Anodizing treatment was then conducted at 10 V at room temperature with different times of 40, 50, 60, 120 and 180 min. Experimental results indicate that the hardness of Ti–6Al–4V alloy was increased due to the anodizing treatment, capable of improving the adhesion of electroplated calcium phosphate coating in addition to the electroplated hydroxyapatite/nano-TiO₂ composite coatings. Additionally, the coatings on anodic substrate exhibited a higher uniformity and Ca/P ratio and thickness than that on nonanodized substrate. The nano-TiO₂ particles could be co-deposited on the Ti–6Al–4V alloys and capable of reinforcing the hydroxyapatite coating, subsequently increasing the hardness and refining the structure. Moreover, the corrosion and wear corrosion resistance of the electroplated hydroxyapatite/nano-TiO₂ composite coatings were also improved significantly when increasing the duration of anodizing alloy substrates.     

多孔氧化铝模板的纳米力学性能测试与分析

为了掌握多孔氧化铝模板的纳米力学性能,采用二次氧化法制备孔径在30～40nm之间且高度有序的纳米阵列氧化铝模板,并使用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行表征;在原位纳米力学测试系统上进行微压痕实验,对样品表面力学性能(纳米硬度、模量)进行测试;利用原子力成像功能对实验区域扫描成像,在纳米尺度下观察和分析样品形貌.结果表明,AAO模板在同一深度处对应的硬度、模量值明显高于相应的基体材料铝,膜基体系的抗载能力明显提高;在压入深度为70～240nm时,AAO膜板的硬度和模量值分别为5.8GPa和106GPa,但从深度250nm时开始出现减小趋势;单晶铝与压针的接触为理想刚塑性接触,AAO模板与压针的接触为弹塑性接触.