电沉积镍基合金及其纳米复合镀层的研究现状

电沉积镍基合金具有独特的物理、化学和机械性能,并且能够得到性能更为优异的非晶态合金,具有广阔的应用前景和乐观的发展趋势.综述了近年来国内外电沉积镍基合金及其纳米复合镀层的研究现状和发展动向,展望了今后电沉积镍基合金的发展前景,并指出了纳米复合镀中仍待进一步探讨的问题.     

镍钴合金电沉积中硫酸钴影响的探讨

电沉积镍层硬度低,耐磨性差,在瓦特型镀镍液中加入硫酸钴可以提高镀层的抗热性能、耐蚀性能和韧性.采用硫酸盐电解液电沉积镍钴合金,研究了电解液中硫酸钴浓度与镀液分散能力、深镀能力的关系及其对镀层显微硬度、孔隙率和内应力的影响.同时,利用扫描电子显微镜分析了沉积层的表面形貌.结果表明:随着镀液中硫酸钴浓度的增大,镀液的分散能力下降,深镀能力升高;镀层显微硬度显著提高,内应力和孔隙率也有所增加.镍钴合金沉积层比纯镍镀层更细致、结晶均匀.     

书讯：——《电沉积纳米晶材料技术》

本书由屠振密教授主编,国防工业出版社2008年5月出版。 本书主要内容包括：电沉积纳米晶概述;电沉积纳米材料的制备方法及原理;电沉积单金属纳米晶及其纳米复合镀层的制取方法、特性及应用;电沉积纳米合金及其纳米复合镀层的制取方法、特性及应用。其重点主要介绍电沉积技术制备单金属、合金及复合镀层等纳米材料的方法、镀液性能、镀层的微观结构和特性以及应用和发展。     

电沉积钯钴合金的工艺研究

电沉积钯镍合金存在质量控制困难、热稳定性差及易引起皮肤过敏等问题,而钯钴合金能克服这些不足,且比Pd-Ni合金具有更高的耐磨性、耐蚀性及热稳定性.通过极化曲线研究了钯钴合金的电沉积行为,并讨论了镀液中钴钯离子质量比、温度、pH值以及电流密度等工艺参数对电沉积钯钴合金组成的影响,获得了电沉积钯钴合金的最佳工艺条件为:镀液温度35℃,pH值8.5,电流密度10 A/dm2.结果表明:钴的极化大,极化度也大;电沉积时,钯催化钴沉积,钯钴合金共沉积时呈现与钯相似的阴极行为.合金组成是各工艺参数的函数,钯钴合金镀层中钴的含量随镀液中Co2 /Pd2 质量比的增大而线性增加,随电流密度的增大而显著增大.镀液温度、pH值均对镀层成分有一定的影响.     

具有复相组织合金镀层中纳米晶粒含量的确定

非晶基上弥散分布着金属间化合物的复相合金镀层,具有优异的耐蚀性及良好的耐磨性.镍-钴合金镀是最新发展的高质量纳米镀技术,其镀层的硬度、耐磨性、摩擦系数、耐腐蚀性、表面粗糙度、深镀能力、复盖能力、电流效率和沉积速率等所有的性能都明显优于晶态的电镀镍-钴合金,这种合金镀层,在非晶基上弥散分布着纳米级的金属间化合物.但研究此类复合镀层,至今未有现成的方法来测定非晶与纳米晶粒的比例,本文采用小角X射线散射解决了这一新问题.     

电沉积铁镍铬合金工艺参数对镀层铬含量的影响

给出了电沉积铁镍铬合金镀层的镀液配方和操作条件：着重研究了配合剂浓度，电流密度三价铬离子浓度，温度和酸度对镀层Ｃｒ含量的影响；通过优化工艺参数，得到了铬含量１５％￣４０％合金镀层。     

电沉积Ni及Ni基合金的研究进展

主要从Ni及部分常用Ni基合金(Ni-P、Ni-W、Ni-Cr、Ni-Co等)的电沉积工艺、所得镀层组织结构及性能特点等方面,综述了不同的电沉积工艺对镀层组织结构和耐蚀性、耐磨性的影响,以及后续的处理工艺对镀层组织及性能的影响。镀液的组成、pH值及电沉积时的电流密度和温度等因素均会对电沉积的电流效率、镀层成分及组织结构造成显著影响,影响因素较为复杂,因镀液体系的不同而异。镀后热处理通常能够有效消除镀层应力,改善微观裂纹,并在一定程度上提高镀层硬度。还以Ni及其合金的电沉积机理和合金镀层的应用前景为出发点,提出了电沉积Ni基合金的未来研究方向。     

Ni-W基合金镀层代铬的研究现状及未来研究重点

综述了电镀Ni-W基合金工艺的研究现状及发展过程,论述了Ni-W电沉积过程与反应机理,阐述了Ni-W合金电镀溶液的组成与工艺条件对镀层性能的影响。指出了Ni-W基合金镀层代铬的可行方面及存在的问题和发展方向。     

三价铬镀液电沉积装饰性铬-磷合金层的特性

为了进一步提高三价铬镀层的性能,在硫酸盐三价铬镀液中加入次磷酸钠,电沉积出了装饰性铬-磷合金层(磷含量为9%～16%).研究了磷含量对镀液和镀层性能的影响,对比了电沉积铬镀层、三价铬-磷合金镀层和六价铬镀层的耐蚀性能.结果表明:铬-磷合金镀层为非晶态结构,具有良好的外观和耐蚀性能,能够很好地满足防护装饰性要求.     

机械镀锌基合金的研究现状及展望

机械镀已由传统的机械镀锌发展到镀锌基复合层.介绍了机械镀工艺在金属镀锌基合金方面的应用现状,简介了机械镀锌基合金层机理;综述了目前机械镀锌基合金工艺的研究现状及进展,重点概括了锌基复合镀层的种类及结构,并对机械镀锌基合金的发展进行了展望.     

镀锌层无铬钼酸盐钝化液的研究进展及思考

镀锌层无铬钼酸盐钝化液的研究进程经历了由钼酸盐+磷酸盐体系发展到该体系加添加剂(无机或有机化合物)的钝化液体系的过程.为了增加钝化膜的膜厚,封闭微裂纹,达到高耐蚀的目的,列举了将无机盐和有机化合物复配以获得复合钝化膜的钝化工艺.其中较为成功的钝化液是钼酸盐与硅烷的复配体系,所获得的钝化膜的性能已接近、达到或超过了铬酸盐钝化膜的耐蚀水平.最后提出了一些尚待解决的问题.     

黑铬镀层的红外辐射性能及镀液废水处理

镍钴镀层上沉积的黑铬镀层对可见光具有很高的辐射率,可用作光学器材,而其对红外光的辐射率目前未见报道.在硬铝合金基体表面依次电镀镍钴合金及黑铬,用红外辐射率测量仪测量了不同H-1添加剂和氟硅酸含量的镀液所得黑铬镀层的红外辐射率,通过高低温冲击试验定性检测了黑铬镀层与镍钴镀层的结合强度,并采用还原沉淀法对电镀废液进行了处理.结果表明:添加剂H-1含量为25 g/L时,黑铬镀层的红外辐射率最高;H-1含量为20 g/L和25 g/L时,黑铬镀层的红外辐射率均在氟化硅含量为0.16 mL/L时获得最大值;黑铬镀层与镍钴镀层结合牢固;电镀废液经2次处理后可达到国家排放标准.     

镁合金浸锌合金溶液中金属离子对浸锌层的影响

镁合金电镀或化学镀之前一般均需要进行浸锌处理,浸锌层的质量直接影响到镀层和基体间的结合力,也关系到镀层的耐蚀性等.为提高镀层的结合力与耐蚀性,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、塔菲尔极化曲线等方法,对比研究了一元Zn,二元Zn-Fe,Zn-Ni,Zn-Co,Zn-Cu以及三元Zn-Ni-Fe等浸锌工艺在AZ91D镁合金上获得的浸锌层,并详细分析了各种金属离子对浸锌层形成过程的影响.结果表明:Ni2+的加入既能提高镀层的覆盖率,又能使镀层结合力提高;Fe3+的加入可以细化浸锌层的晶粒;Cu2+的加入可以提高镀层的覆盖率,使浸锌铜镀层的覆盖率达到了99.1%;Co2+对镀层的性能有不好的影响,既降低了镀层的覆盖度,又降低了镀层的结合力.     

双向脉冲快速电沉积非晶态Ni-P/Al_2O_3复合镀层

采用双向脉冲电沉积法制备出高P非晶态Ni-P/Al_2O_3复合镀层,利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)方法考察镀层的微观形貌和化学组成,采用X射线衍射技术(XRD)表征镀层的相结构,并通过分析金属镀层和复合镀层的电化学测试结果,评价不同种类镀层的耐腐蚀能力。结果表明:与直流电沉积法相比,双向脉冲电沉积法可将镀层中的P含量提高至12.06%(质量分数),有利于非晶态Ni-P合金镀层的形成。采用双向脉冲法制备的Ni-P/Al_2O_3复合镀层比直流电沉积法制备的Ni-P/Al_2O_3复合镀层更平整、结晶更致密。脉冲电沉积法制备的非晶态Ni-P合金镀层具有更好的耐蚀性,而且复合微粒Al_2O_3的加入,对进一步提高非晶态Ni-P合金镀层的耐蚀性有积极作用。     

超音速火焰喷涂及封孔处理对低合金钢抗中性盐雾腐蚀性能的影响

通过电化学极化测试和中性盐雾试验,研究了300 M低合金钢上空气助燃的超音速火焰喷涂(HVAF)WC/17Co、WC/10Co4Cr涂层及硅氟树脂封孔处理后的抗腐蚀性能,并和电镀硬铬(EHC)的性能进行对比.中性NaCl溶液电化学极化测试结果表明,涂层处理明显提高了低合金钢的腐蚀电位.400h中性盐雾腐蚀结果表明,基体和涂层处理后抗腐蚀顺序依次为:WC/10Co4Cr 封孔＞WC/10Co4Cr＞EHC＞WC/17Co 封孔＞WC/17Co＞基体.腐蚀后的SEM观察发现,腐蚀介质先腐蚀涂层中的粘结相,当其扩散到基材表面则优先腐蚀基体.     

Ni-纳米TiO2复合电镀层的制备与性能研究

用电镀的方法制备出Ni-纳米TiO2复合电镀层,讨论了表面活性剂、阴极电流密度、搅拌速率等对复合镀层硬度的影响并分析了纳米TiO2的加入对复合镀层硬度、耐蚀性的影响情况.结果表明,与纯镍镀层相比,Ni-纳米TiO2复合电镀层的硬度可提高90～190 HV;添加阳离子表面活性剂分散纳米TiO2所得复合镀层硬度最高,说明阳离子表面活性剂有利于纳米TiO2-Ni复合电沉积.浸泡试验表明,在硝酸溶液中复合镀层的腐蚀速率高于纯镍镀层的腐蚀速率,但远低于未镀覆钢板的腐蚀速率;极化曲线表明,与纯镍镀层相比,复合镀层的自腐蚀电位没有显著提高.说明在复合镀层中添加纳米TiO2不能改善其耐蚀性.     

几种等离子涂层在蒸馏水润滑下的摩擦学特性

研究了等离子喷涂Cr₃C₂-NiCr、WC-Co和Cr₂O₃涂层自配对以及Cr₂O₃涂层与WC＋Co硬质合金和增韧SiC陶瓷配对在蒸馏水润滑下的摩擦学特性．结果发现：三种涂层自配对组成摩擦副在水润滑下,以Cr₂O₃涂层的耐磨性能最好,显示出＜10^-6mm³N^-1m^-1的磨损系数;三种涂层的磨损机理均主要表现为裂纹扩展和颗粒断裂,涂层的断裂韧性越高,气孔率和微裂纹长度越低,其耐磨性能越好．异质材料配对能有效地改善Cr₂O₃涂层的摩擦学特性,这主要与摩擦副材料的表面状态及摩擦化学反应有关．     

Co2+与(Co2++Ni2+)摩尔浓度比对Ni-Co-P合金化学镀层组织与性能的影响

通过改变化学镀液中金属离子Co2+与(Co2++Ni2+)的摩尔浓度比获得了不同的Ni-Co-P合金化学镀层。研究了钴的引入对Ni-Co-P合金镀层的沉积速率及组织性能的影响。结果表明:随着Co2+与(Co2++Ni2+)摩尔浓度比的增加,镀层的沉积速率不断下降,镀层中P含量逐渐减小,镀层表面的胞状组织由大到小;镀层硬度随Co2+与(Co2++Ni2+)摩尔浓度比的增加先升高后降低,Co2+与(Co2++Ni2+)摩尔浓度比为0.4时,硬度最大达554.12HV,镀层具有优良的耐硫酸腐蚀性能,Co2+与(Co2++Ni2+)摩尔浓度比为0.6时,镀层耐蚀性最强。     

电刷镀镍钨合金层的抗高温软化性能

传统的快速刷镀镍层已不能满足工件高温服役的需要,为此,在镀镍液中加入钨酸钠制备了具有较强抗高温软化能力的镍钨合金镀层,对快速镍镀层和镍钨合金镀层进行加热保温,对比研究了温度对2种镀层表面形貌、硬度的影响。结果表明:在室温下两者都具有较高的硬度,达550HV左右;当加热到100℃时硬度达到最高值,约为600HV;600℃时,快速镍镀层的硬度只有180HV,而镍钨镀层的硬度仍可达到380HV左右。快速镍液中加入钨酸钠等制备的镍钨合金镀层具有较强的抗高温软化能力。     

耐蚀锌基镀层的研究进展

添加了惰性元素的锌基合金镀层的耐蚀性比纯锌镀层更高,是钢铁材料常用的耐蚀表面保护层.评述了锌基合金镀层、组分调制锌基多层镀层的性能特点及研究现状,并比较了各类镀层的耐蚀性及实用性.