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。     

钢板热浸镀55%Al-Zn合金镀层的组织及其形成过程

热镀55%Al-Zn合金(GL)的组织结构对稳定GL镀层质量、提高其性能至关重要,以往对其组织结构的变化规律研究不够。采用金相法和扫描电镜观察了GL镀层的组织结构,分析了镀层组织中各相的形成过程。结果表明:镀层由2部分组成,一层为Al-Zn合金层,一层为钢板与Al-Zn合金层之间的过渡层;Al-Zn合金层的组织包括65%左右的树枝晶、30%左右位于树枝晶间的偏析组织以及5%的富硅相粒子,过渡层主要为Zn和Si原子以置换固溶的形式溶入到FeAl3中形成的固溶体。     

机械镀锌层的组织结构研究

为加深对机械镀锌层组织结构的认识,以球状锌粉为原料,通过机械镀方法制备了锌防护层.运用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪观察了镀层的结构形貌,分析了镀层的化学成分;采用XRD技术分析了镀层的物相组成;采用贴滤纸法对镀层进行了孔隙率测试.结果表明,镀锌层是由锌粉颗粒、空隙、金属锡、金属M等构成的多相混合体系,镀层具有一定的致密度;镀层属于由少量Sn,M和大量Zn构成的金属复合镀层,镀层中没有合金相产生;锌粉颗粒是镀层的主体,部分锌粉颗粒发生团聚.     

Sn-Cu合金电沉积制备工艺及结构研究

利用电沉积法在铜箔上制备了锂电池负极材料Sn-Cu合金,研究了镀液组成对镀层铜含量的影响规律;采用X射线衍射分析,研究了不同组成Sn-Cu合金镀层热处理前后的结构.结果表明:镀液中焦磷酸铜与焦磷酸钾浓度对镀层中铜含量影响显著,改变二者组成,铜含量可由20.18%(质量分数,下同)提高到58.05%;铜含量为20.18%,31.01%和58.05%的Sn-Cu合金镀层,镀态结构相同,均为Cu,Sn和η-Cu6Sn5;经过300℃以上热处理1h,Sn-Cu合金镀层发生相变,相对于镀态,析出电子化合物中铜含量增加;温度升高对铜含量为20.18%和58.05%的镀层结构影响较小,而对铜含量为31.01%的合金镀层,其组织结构向着铜含量降低的物相结构转变.     

Mg元素对Zn-10% Al镀层钢丝组织及耐蚀性的影响

镀液中添加少量Mg可改善镀层耐蚀性。采用双镀法制备了Zn-10%Al-Mg和Zn-10%Al 2种镀层钢丝。利用扫描电镜(SEM)、ICP光谱分析法等分析了镀层的化学成分及其组织结构,利用盐雾试验分析了镀层的腐蚀性能。结果表明:Mg元素的加入使Zn-10%Al镀层的组织结构更细化;同等条件下Zn-10%Al的中性盐雾失重是Zn-10%Al-Mg镀层的3.4倍,Zn-10%Al-Mg镀层钢丝的耐蚀性远远优于Zn-10%Al镀层钢丝。     

电沉积镍－钨非晶态合金及其耐蚀性

研究了Ｎｉ－Ｗ非晶态合金的电沉积方法，讨论了电解液组成、温度和ｐＨ值对镀层组成及结构的影响。用Ｘ射线衍射测定了镀层结构，分析了非晶态结构的形成规律，用ＸＰＳ研究了非晶态镀层的耐蚀性。     

稀土元素对Zn-10% Al-Mg镀层钢丝组织及耐蚀性的影响

镀液中添加Re可改善镀层性能,目前有关稀土对Zn-10%Al-Mg镀层钢丝影响的研究较少。采用双镀法制备了Zn-10%Al-Mg和Zn-10%Al-Mg-Re镀层钢丝。利用扫描电镜(SEM)、ICP光谱分析法等分析了镀层的表面和横截面组织,用盐雾试验分析镀层的腐蚀性能。结果表明:Zn-10%Al-Mg-Re镀层的组织结构与Zn-10%Al-Mg镀层类似,其镀层中的Re总含量远低于合金液中的含量;Re的添加不会影响镀层横截面结构,但会造成镀层表面质量变差;Zn-10%Al-Mg-Re镀层的耐蚀性弱于Zn-10%Al-Mg镀层,其腐蚀失重和增重均大于Zn-10%Al-Mg。     

钢丝热浸镀Galfan合金镀层开裂的研究

对钢丝热浸镀Galfan合金镀层的开裂进行了研究。采用SEM、EDS、XRD、TEM、XPS分别分析了镀层的组织形貌、相组成及元素的结合方式,并观察了镀层开裂及断口的组织形貌。结果表明,Glafan合金镀层中无明显合金过渡层,镀层中裂纹在晶界产生并沿晶界扩展。镀层晶界处的氧化物等杂质是造成镀层开裂的主要原因。     

镍钨合金镀层结构的研究

采用硫酸镍、钨酸钠和柠檬酸三钠为基本组分的镀液,通过电镀的方法在紫铜试片上沉积得到了镍钨合金镀层.讨论了电解液的组成、阴极电流密度、温度及pH值对镀层组成和结构的影响.根据X射线衍射试验结果,研究了镀层结构的形成过程.结果表明,该Ni-W镀层是以Ni为溶剂原子、W为溶质原子的置换型固溶体结构,随着镀层中W含量的增加,晶粒尺寸明显下降,晶粒逐渐细化.     

不同锰含量热浸镀铝锰合金层扩散退火后的抗划擦性能

目前,有关钢材表面热浸镀铝层中添加锰元素及扩散退火处理对镀层组织、结构及性能的影响研究很少。采用热浸镀工艺在Q235钢表面制备纯铝及Al-2%Mn,Al-9%Mn,Al-13%Mn铝锰合金镀层,并进行扩散退火处理。通过XRD、SEM及EDS等分析了扩散退火后镀层的组织结构和表面形貌,用划痕法测试了各镀层的抗划擦性能。结果表明:经扩散退火后,4种镀层都出现了Fe₄Al₁₃相,其中铝锰合金镀层中出现多种铝锰金属化合物,如Al₈Mn₅,MnAl₆,Mn₃Al₁₀;铝锰镀层的抗划擦性能约为纯铝镀层的1.5倍,Mn元素的加入使合金镀层的抗划擦性能有显著提高。     

退火处理对AZ31镁合金表面Ni-Mo-P镀层组织与耐腐蚀性能的影响

为了进一步提高镁合金表面Ni-Mo-P镀层的耐蚀性,采用0M、XRD和浸泡试验等方法,研究了退火处理对AZ31镁合金表面Ni-Mo-P镀层组织与腐蚀性能的影响。结果表明:AZ31镁合金阳极氧化-化学镀Ni-Mo-P镀层表面为“胞状”组织,随着退火温度的升高或退火时间的延长,AZ31镁合金阳极氧化-化学镀Ni-Mo-P镀层的胞状组织逐渐细化,但镀层厚度降低,同时,非晶态Ni-Mo-P镀层组织逐渐向晶态转变,350℃退火1.0h具有较高的非晶化程度,退火处理后的Ni-Mo-P镀层由Mg、MgO、Mg2SiO4、Ni和Ni3P组成;退火使AZ31镁合金阳极氧化-化学镀Ni-Mo-P镀层耐蚀性降低,350℃退火1.0 h镀层具有相对较好的耐蚀性,这与镀层的厚度和非晶化程度有关。     

消除应力热处理对10CrNi4MoV钢性能影响探讨

对10CrNi4MoV钢经消除应力热处理后冲击韧性下降的机理进行了探讨和分析,认为经冷弯成形并焊接的钢板进行消除应力热处理时,会在应力诱发下使P、C等元素在晶界偏聚而引起晶界弱化,呈现撕裂+沿晶混和断裂形式,是造成钢板韧性下降的主要原因。     

Ni-P/Ni-Mo-P镀层耐腐蚀性研究

通过在镀液中加入Na2MoO4的化学沉积法对酸性Ni-Mo-P/Ni-P双层化学镀工艺进行了研究。通过试验，确定了用连续施镀法制备此多元合金镀层的工艺。测定了镀层的性能，特别是对其耐腐蚀性能进行了重点研究。结果表明，镀层的成分及结构对其性能有关键的影响，双层镀镀层性能优于Ni-P单层镀镀层性能。     

机械镀锌-锰、锌-铝-锰合金工艺及镀层的耐蚀性能

为了获得性能良好的含锰合金镀层,以机械镀锌和机械镀锌-铝工艺为基础,通过调整活化剂和促进剂的种类及用量,开发了机械镀锌-锰合金工艺.利用该工艺可在钢基表面获得不同配比的锌-锰及锌-铝-锰合金镀层,对镀层进行了5%NaCl溶液喷雾加速腐蚀试验及全浸加速腐蚀试验,并与机械镀锌层进行了对比.结果表明,各种配比的锌-锰合金镀层的耐蚀性能优于机械镀锌层,且其耐蚀性随着锰含量的增加而增加;锌-铝-锰合金镀层的耐蚀性能比镀锌层提高数十倍.     

机械镀Zn-Al合金镀层的耐腐蚀性能研究

为了增强机械镀镀层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,以含铝5%(质量分数)的Zn-Al合金粉为原料,在Q235钢材基体表面制备了Zn-Al合金镀层。利用扫描电镜(SEM)表征了合金镀层的截面和断面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了合金镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为;通过中性盐雾腐蚀实验分析了合金镀层的耐蚀性,并采用XRD分析了镀层的盐雾腐蚀产物。结果表明,Zn-Al合金镀层由葫芦状的Zn-Al合金颗粒交错互嵌堆积而成,镀层颗粒之间以类似隼接的连接方式搭接“卡锁”;与机械镀Zn层相比,Zn-Al合金镀层的腐蚀电位正移了209 mV,腐蚀电流密度仅为纯Zn镀层的7.1%左右,极化电阻为纯Zn镀层的14倍;Zn-Al合金镀层的容抗弧半径明显大于纯Zn镀层的弧半径,且Q_dl较纯锌层减小;纯Zn镀层出现白锈和红锈的时间分别为24和362 h,而Zn-Al合金镀层出现白锈和红锈的时间为48和504 h。Zn-Al合金镀层的耐中性盐雾腐蚀性能明显优于纯Zn镀层,合金镀层对电荷转移具有更好的抑制作用,且Zn-Al合金镀层的腐蚀产物结构致密,可增强物理屏蔽功能。     

热浸镀新型高耐蚀锌合金镀层的成分设计及试验研究

为了开发出低成本高耐蚀性合金镀层,通过对新型合金镀层成分进行正交试验设计,在冷轧钢板、热轧钢板及角钢表面通过热浸镀制备不同成分的锌合金镀层,对镀层的锌液流动性、锌灰质量、可镀性、耐蚀性进行了试验研究。结果表明:添加Mg、Ni、Al和V的合金镀层耐蚀性普遍优于传统镀锌和镀Zn-Ni-V合金镀层,Mg对于耐蚀性的影响最显著,Al和Mg元素对合金镀层可镀性的影响最大,在试验含量范围内Ni和V含量对合金镀层可镀性的影响不显著,新型高耐蚀性锌合金镀层成分中各元素的优化水平组合为Mg含量0.3%~0.5%,Al含量≤0.02%,Ni含量0.06%、V含量0.04%。     

A novel polymer critical re-melting treatment for improving corrosion resistance of magnesium alloy stent

Polymer coating was widely used as a protective coating on Mg alloy stent due to its excellent deformability. However, the polymer coating with lots of macro- and micro-holes after solvent evaporation during forming process would make corrosion medium permeate easier and decrease the corrosion resistance of Mg alloy stent. In this study, a novel critical re-melting method was adopted to improve the polymer coating densification, which was evaluated by the surface morphology of coating. The corrosion resistance of Mg alloy stent after critical re-melting treatment was examined by the electrochemical and immersion tests. The results indicated that the corrosion resistance of Mg alloy stent with polymer coating was improved significantly by polymer critical re-melting treatment.     

Laser cladding of Zr-based coating on AZ91D magnesium alloy for improvement of wear and corrosion resistance

To improve the wear and corrosion resistance of AZ91D magnesium alloy, Zr-based coating made of Zr powder was fabricated on AZ91D magnesium alloy by laser cladding. The microstructure of the coating was characterized by XRD, SEM and TEM techniques. The wear resistance of the coating was evaluated under dry sliding wear test condition at room temperature. The corrosion resistance of the coating was tested in simulated body fluid. The results show that the coating mainly consists of Zr, zirconium oxides and Zr aluminides. The coating exhibits excellent wear resistance due to the high microhardness of the coating. The main wear mechanism of the coating and the AZ91D sample are different, the former is abrasive wear and the latter is adhesive wear. The coating compared to AZ91D magnesium alloy exhibits good corrosion resistance because of the good corrosion resistance of Zr, zirconium oxides and Zr aluminides in the coating.     

稀土元素对镁合金微弧氧化的影响

分别在磷酸盐和硅酸盐两种体系中研究了不同稀土元素对镁合金微弧氧化的影响.结果表明,提高钕盐浓度可以改善氧化膜的外观、厚度和耐蚀性能.镁合金浸泡在稀土盐溶液中表面能形成稀土转化膜.用稀土转化膜取代镁合金表面的自然氧化膜进行微孤氧化处理,获得的陶瓷层分布更加均匀,表面更为光滑致密.用5%NaCl溶液浸泡48 h的对比腐蚀试验表明,用稀土盐溶液浸泡预处理过的试样耐蚀性显著加强.     

镍、铁基喷焊层组织与性能研究

为寻找具有耐盐酸腐蚀能力的喷焊用合金粉末,自行设计了3种喷焊粉末,并对比研究了自制粉末与商业Ni60粉氧乙炔喷焊层的显微硬度、显微组织形貌和耐盐酸腐蚀性能.结果表明,自制1号粉喷焊层的显微硬度值明显高于商业Ni60喷焊层,自制2号粉喷焊层的显微硬度和耐蚀性均优于商业Ni60喷焊层.分析认为,钼的加入可改善合金粉末的喷焊工艺性,提高喷焊层的耐盐酸腐蚀性能;铬含量的增加显著提高了喷焊层的显微硬度;喷焊层中铁含量的增加对耐盐酸腐蚀性能有不利影响.