改进电沉积法制备高硅Ni-Si纳米复合镀层的结构、压痕和腐蚀特性（英文）

以含有球磨Si/Ni颗粒的电解质为原料,采用改进的电沉积工艺制备不同硅含量的Ni-Si纳米复合镀层。研究电解液中球磨Si/Ni颗粒浓度对镀层的硅含量、结构、显微硬度和腐蚀行为的影响。采用扫描电镜和X射线分析仪对其结构进行表征,并对镀层的显微硬度和腐蚀行为进行评估。结果表明,镀层中硅的最高含量可达近10wt.%,这是电沉积中硅的重要掺入量。随着硅含量的增加,镀层的晶粒尺寸逐渐减小,硬度增加。其中,Ni-10wt./%Si镀层的晶粒尺寸和显微硬度分别是纯Ni涂层的0.39倍和2.1倍。结果还表明,镀层的硅含量存在一个最佳值,此时其耐酸性腐蚀性能最佳。     

纳米SiC对高频脉冲电沉积Ni镀层性能的影响

目的研究纳米Si C颗粒对Ni镀层的摩擦性能、显微硬度等的影响。方法采用高频脉冲电沉积技术制备了Ni/纳米Si C复合镀层,通过调整占空比实现了纳米Si C颗粒呈梯度分布。采用拉伸法测量了镀层的结合强度。通过摩擦磨损试验研究了Ni/纳米Si C复合镀层的摩擦系数和耐磨性能。采用纳米压痕测量了梯度镀层截面显微硬度和弹性模量的分布。结果纳米Si C颗粒呈梯度分布的镀层的结合强度超过40 MPa,而非梯度的仅为19 MPa。含质量分数为1.5%纳米Si C颗粒的镀层的摩擦系数约为0.26,而纯镍镀层的约为0.40,且含纳米Si C颗粒的镀层的磨痕宽度小且浅。纳米Si C颗粒呈梯度分布的复合镀层的表层显微硬度为6.0 GPa,弹性模量为250 GPa,而靠近界面处的显微硬度为1.9 GPa,弹性模量为160 GPa。结论纳米Si C颗粒呈梯度分布的镍镀层的结合强度明显高于非梯度镀层的。随纳米Si C颗粒含量的增加,镍镀层的耐磨性能增加,摩擦系数降低,且纳米压痕显微硬度和弹性模量也相应的增加。     

电流密度和施镀温度对铝合金表面Ni-SiC-MoS2复合镀层显微组织的影响

目的研究电镀工艺参数中的电流密度和施镀温度对铝合金表面Ni-Si C-MoS_2复合镀层组织形貌及成分的影响。方法利用复合电镀的方法在铝合金上制备Ni-Si C-MoS_2复合镀层。通过扫描电子显微镜、能谱仪以及显微硬度仪,分析不同电流密度和施镀温度下复合镀层的组织结构、成分、界面之间的结合情况以及显微硬度。结果电流密度为4 A/dm2时,镀层与基体的结合差,镀层表面粗糙不平;当电流密度增加到5 A/dm2时,镀层与基体结合紧密,并且镀层表面平整;当电流密度增大到6 A/dm2时,镀层表面平整度变差。施镀温度为40℃时,镀层厚度较薄;施镀温度为50℃时,镀层与基体结合良好,镀层表面平整;当施镀温度上升到60℃时,镀层与基体结合处出现裂纹,镀层质量下降。随电流密度和施镀温度的升高,镀层中Si C和MoS_2摩尔分数先增加后减小,显微硬度先增大后减小。结论采用复合电镀的方法在铝合金表面可以制备出Ni-Si C-MoS_2复合镀层,当电流密度为5 A/dm2、施镀温度为50℃时,制备出的Ni-Si C-MoS_2复合镀层表面平整,厚度均匀,Si C与MoS_2摩尔分数可分别达到10.40%和0.77%。复合镀层的显微硬度与其Si C含量成正比,最高可达357.7HV0.01,是基体合金硬度的3.7倍。     

磁场作用下电沉积镍层织构及表面形貌分析

分别在垂直和平行磁场环境下电沉积镍,利用XRD和SEM研究了电流密度、磁场强度、磁场方向、超声强度对镍晶镀层织构,以及磁场强度对镀层表面形貌的影响作用,并对其影响机理进行了分析。结果表明:增大电流密度对(200)晶面取向具有促进作用,随着电流密度的增大,晶面织构由以(111)为主变为以(200)为主;磁场强度增加会促使镀层织构(111)晶面取向增强,平行磁场相较于垂直磁场更有利于晶粒生长;超声作用会使晶粒由择优取向变为随机取向;此外,施加磁场作用后,晶粒尺寸随磁感应强度增加而减小,表面更加均匀。     

磁场下化学复合镀镍-磷-金刚石镀层性能的研究

为了提高复合镀层的耐磨性、改善复合镀层的结合力、硬度,在不同的磁场强度和不同的金刚石添加量下进行了化学复合镀,于铜基体表面制备了一层镍-磷-金刚石复合镀层,然后对镀层性能进行表征。结果表明,金刚石粒子含量为2g/L^4g/L时,随着磁场强度的增大,镀层的厚度逐渐增大,而当金刚石粒子含量增加到6g/L时,镀层的厚度逐渐减小;金刚石含量4g/L时,镀层摩擦系数随磁场增大而降低;结合力在各金刚石含量下随磁场的增大先略微减小后大幅增加;各金刚石含量下镀层硬度随磁场的增大先增大后减小,磁场强度2.6m T、金刚石粒子含量为4g/L时最大。     

强磁场下电磁振荡对Al-Si过共晶合金凝固中初生硅分布和形貌的影响

研究了强磁场与交变电流复合作用产生的振荡对Al-18%Si合金中初生硅分布和形貌的影响规律.结果表明,磁场强度较小时,初生硅发生偏聚现象;随着磁场强度的增大(10 T),初生硅的偏聚现象逐渐减小至消失,并且随着振荡力的增大,初生硅由星瓣状向板条状和近颗粒状转变.同时,分析了初生硅的迁移行为,发现磁场下颗粒迁移的终端速度随颗粒尺寸的减小以及磁场强度的增大而降低.理论分析与实验结果相符.     

铜–金刚石复合镀层金刚石颗粒复合量的研究

金刚石颗粒复合量是衡量复合镀层性能好坏的重要指标。选用烷基溴化物作为添加剂,研究不同体积分数添加剂对金刚石颗粒复合量的影响,优选出添加剂最佳体积分数;同时,深入研究电流密度、金刚石颗粒质量浓度对金刚石颗粒的影响。研究结果表明:随着添加剂体积分数的提高,金刚石颗粒复合量先增后减,体积分数为0.8mL/L时,金刚石颗粒复合量最佳;控制镀液中金刚石颗粒质量浓度在2.5~40g/L范围,金刚石颗粒复合量不断增加;电流密度对金刚石颗粒复合量的影响较为明显,随着电流密度增大,金刚石颗粒复合量呈现先快速增加后呈缓慢下降趋势。     

PCVD 法制备 Fe-6 . 5 %Si 高硅钢片的工艺研究

为制备Fe-6.5%Si高硅钢片,先利用PCVD技术在0.2 mm厚的纯铁片表面沉积硅,再进行高温扩散。通过正交实验分析了沉积硅的工艺参数对表层硅含量的影响,并研究了扩散参数对截面硅含量分布的影响。结果表明:以10%SiH4+90%Ar作为渗源气,在500℃下沉积20 min,所得样品的表层硅含量高达40.5%;然后在工业纯氢气的保护下,于1050℃保温60 min,可获得满足要求的Fe-6.5%Si高硅钢片。     

人工神经网络在钛合金表面Ni-SiC复合电镀工艺中的应用

采用复合电镀在钛合金表面制备了Ni-SiC复合镀层,并利用人工神经网络预测了复合电镀工艺参数对镀层组织结构的影响。结果表明:增加镀液中SiC颗粒含量和搅拌速率均会明显增加复合镀层中SiC的含量,从而增加镀层的硬度;增加阴极电流密度会增加镀层的生长速率,但过高的阴极电流密度导致镀层组织产生裂纹。采用人工神经网络模型对不同复合电镀工艺参数所制备的Ni-SiC复合镀层的厚度和硬度进行了预测,所获得的预测结果与实验结果吻合较好,偏差处于合理范围。     

梯度强磁场下Al-18%Si合金中初晶硅的细化

实验研究了梯度强磁场下Al-18%Si(质量分数)合金中偏聚初晶硅的形貌及晶粒尺寸的变化.无磁场时初晶硅为粗大的板条状或五星状;施加梯度磁场时偏聚初晶硅呈弥散分布的等轴多边形,初晶硅显著细化.当磁化力维持不变时,偏聚初晶硅晶粒尺寸随磁场强度的增大而减小,晶粒数密度随磁场强度的增加而增大.实验结果预示,强磁场影响Si原子扩散.对磁场抑制扩散及初晶硅颗粒的受力进行了分析,较好地解释了实验结果.     

一种制备纳米复合镀层的新方法

研究了一种制备纳米复合镀层的新方法--在直流电镀过程中对电镀液施加强磁场以代替机械搅拌来制备Ni/Al2O3纳米复合镀层,考察了镀层的结构,并对镀层性能进行了研究.结果表明,在强磁场下可以制得纳米复合镀层;与未加磁场的纯镍镀层相比,施加磁场后镀层的晶体结构发生了择优取向;当磁场强度为8T时,复合镀层的磨损率仅为纯镍镀层的25%,其耐蚀性与Q235钢相比提高56.3%,与纯镍镀层相比提高46.8%.强磁场对电镀液起到较好的搅拌作用,通过影响镀层中纳米微粒的含量,使镀层结构发生变化,进而影响镀层的性能.     

Preparation of Ni-SiC Composite Coating by Electrochemical Deposition

采用电化学沉积法通过在电解槽中添加SiC颗粒制备Ni-SiC复合镀层。由于第二相颗粒SiC的加入改善了镀层的性能,使之具有高硬度、耐磨性和耐腐蚀性能等。Ni-SiC复合电镀改善镀层的组织结构并显著提高镀层的质量。采用NiSO4·6H2O（35 g/100 mL）,NiCl2·6H2O（4 g/100 mL）,H3BO3（3.5 g/100 mL）,十二烷基硫酸钠（0.5 g/100 mL）,SiC颗粒（0.4~1.0 g/100 mL）体系,在pH值为4,温度35~50 ℃时,通过电化学沉积法制备Ni-SiC复合镀层。实验探究了温度、电流密度、镀液中碳化硅颗粒含量以及超声波分散时间对镀层中SiC复合量的影响。通过扫描电镜和XRD对镀层进行分析,结果表明：在温度为35~50 ℃之间复合镀层中SiC的量随温度的增加呈现先增加后减少的趋势;在电流密度为0.026~0.06 A/cm2之间,复合镀层中SiC的含量随电流密度的增加呈现先增加后减小的趋势;镀液中SiC量在0.4~1.0 g/100 mL之间时,镀层中SiC含量随着镀液中SiC含量的增加而增加,超过一定值（0.6 g/100 mL）增加幅度变小;超声波分散时间在10~50 min之间, 镀层中SiC的含量随时间的增加而先增加后减少。镀层中碳化硅颗粒均匀分布有利于晶粒的细化     

电化学沉积法制备Ni-SiC复合镀层（英文）

采用电化学沉积法通过在电解槽中添加SiC颗粒制备Ni-SiC复合镀层。由于第二相颗粒SiC的加入改善了镀层的性能,使之具有高硬度、耐磨性和耐腐蚀性能等。Ni-SiC复合电镀改善镀层的组织结构并显著提高镀层的质量。采用NiSO_4·6H_2O(35 g/100 mL),NiCl_2·6H_2O(4 g/100 mL),H_3BO_3(3.5 g/100 mL),十二烷基硫酸钠(0.5 g/100 mL),SiC颗粒(0.4~1.0 g/100 m L)体系,在pH值为4,温度35~50℃时,通过电化学沉积法制备Ni-SiC复合镀层。实验探究了温度、电流密度、镀液中碳化硅颗粒含量以及超声波分散时间对镀层中SiC复合量的影响。通过扫描电镜和XRD对镀层进行分析,结果表明:在温度为35~50℃之间复合镀层中SiC的量随温度的增加呈现先增加后减少的趋势;在电流密度为0.026~0.06 A/cm2之间,复合镀层中SiC的含量随电流密度的增加呈现先增加后减小的趋势;镀液中SiC量在0.4~1.0 g/100 m L之间时,镀层中SiC含量随着镀液中SiC含量的增加而增加,超过一定值(0.6 g/100 mL)增加幅度变小;超声波分散时间在10~50 min之间,镀层中SiC的含量随时间的增加而先增加后减少。镀层中碳化硅颗粒均匀分布有利于晶粒的细化。     

电流密度对喷射电沉积Co-Ni-Cr3C2复合镀层组织及性能的影响

目的研究不同电流密度下,Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层中纳米Cr3C2的含量变化及其对组织性能的影响,确定最佳电流密度。方法采用喷射电沉积的方法,选择不同电流密度(30、40、50、60 A/dm^2)制备Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层。利用SEM、XRD、显微硬度计、摩擦磨损试验机、3D测量激光显微镜对Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层的形貌、成分、结构、硬度和耐磨性能进行研究,并对Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层和Co-Ni合金镀层在不同退火温度下的硬度变化进行比较。结果纳米Cr3C2颗粒的加入未明显改变Co-Ni的异常共沉积,在电流密度为40A/dm^2时,Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层中Cr3C2纳米颗粒的质量分数最高,为12.05%。复合镀层表面凹凸不平,呈瘤状结构。电流密度的增加对复合镀层的成分及相结构影响不大,出现了Co和Cr3C2的衍射峰。Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层的硬度随电流密度的升高,先增大后减小,在电流密度为40 A/dm^2时,硬度最高,为585HV0.05。复合镀层的摩擦系数在电流密度为30、60 A/dm^2时波动较大,在40、50 A/dm^2时波动较小。其磨损体积随电流密度的升高,先减少后增加,在40 A/dm^2时,磨损体积最小。Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层硬度随退火温度的升高,先升高后降低,在退火温度为400℃时,显微硬度最高,为602HV0.05。结论Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层在电流密度发生变化时,其Cr3C2纳米颗粒的沉积量、硬度及耐磨性均发生了变化,在电流密度为40A/dm^2时,沉积量最高,硬度和耐磨性能最佳。此外,Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层在高温退火条件下仍能保持较高的硬度。     

黑Cr-C纳米复合功能镀层的制备及影响因素

研究镀液中纳米C颗粒浓度、电流密度、温度、搅拌方式等对复合电沉积Cr-C镀层性能的影响.利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析镀层表面显微组织及相结构,利用显微硬度计对复合镀层进行显微硬度测试.结果表明,调整工艺参数可获得表面结晶均匀致密的黑Cr-C纳米复合镀层,显微硬度最高达10.8 GPa,镀层中颗粒体积分数最高达8.82%.电沉积复合镀最佳工艺参数是：电流密度为100 A/dm2、温度为15 ℃、镀液中纳米C颗粒含量为10 g/L,采用超声波分散辅助慢速机械搅拌.     

n-Al2O3/Ni复合镀层的组织与接触疲劳行为

利用SEM和TEM分析了n-Al2O3／Ni复合镀层的表面形貌和微观组织,研究了该镀层的接触疲劳行为。结果表明,复合刷镀层的表面形貌细腻,镀液中纳米Al2O3颗粒含量较低时这些颗粒在镀层中呈弥散分布,而含量较高时存在一定的团聚。随着镀液中纳米Al2O3颗粒含量的增加,复合镀层的接触疲劳寿命逐渐增加,含量为20g/L时达到最大,约为190万次,是纯镍镀层的1．5倍;含量进一步增加时,寿命急剧降低。失效分析表明,纯镍镀层的疲劳断口发生强烈的塑性变形;镀液中纳米Al2O3颗粒含量为40g/L时,复合镀层的疲劳断口呈现脆性断裂特征。     

脉冲电沉积SiC/TiN颗粒增强Ni-Mo纳米复合镀层研究

采用脉冲电沉积技术在6061铝合金表面制备SiC/TiN颗粒增强Ni-Mo纳米复合镀层。通过在镀层中引入SiC、TiN纳米颗粒并改变电沉积的平均电流密度和占空比,调控复合镀层的微结构,探讨纳米颗粒增强涂层的成膜过程与晶粒细化机理,研究复合镀层的组织结构与耐蚀性、耐磨性的关系。结果表明:双纳米颗粒的加入使镀层结构由锥状向胞状转变,晶粒尺寸由29.86 nm减小至22.79 nm。其中在电流密度为8 A·dm~(-2),占空比为20%时制备的镀层最为均匀致密且Si C/Ti N颗粒复合量最高,分别为1.3%和3.1%(质量分数)。镀层具有典型的fcc结构且呈现出(111)择优取向,纳米颗粒均匀分散在Ni-Mo基体中。Tafel极化和浸泡试验研究表明Ni-Mo复合镀层的腐蚀电流密度为7.08μA/cm~2,相比之下在电流密度为4、8和12 A·dm~(-2)和占空比为40%、60%下制备的Ni-Mo/Si C-Ti N纳米复合镀层腐蚀电流密度分别为4.68、4.12、5.75、4.37和5.53μA/cm~2,分别降低了34%、42%、19%、38%和21%。研究发现在电流密度为8 A·dm~(-2),占空比为20%下制备的纳米复合镀层表现出最好的耐蚀性。与Ni-Mo镀层相比,SiC/TiN颗粒的引入显著地提升了镀层耐磨性。此外,还对脉冲共沉积机理进行了讨论。     

氯化物盐膜下Fe-Si合金加速腐蚀行为的研究

研究比较了Fe-10Si和Fe-22Si两种合金在600~700℃于ZnCl2-KCl盐膜下的氧化行为。结果表明,无盐膜下Fe-22Si合金表现出良好的抗氧化性能,而Fe-10Si合金表面生成了具有双层结构的氧化层,外层主要为Fe的氧化物,内层为Fe和Si混合氧化物。而在盐膜下两种合金均发生了加速腐蚀,表面生成了疏松多孔的腐蚀产物,并出现内腐蚀,尤其是Fe-22Si合金表面保护性膜发生退化。合金的腐蚀速率随Si含量的增加而降低,Fe-Si合金的加速腐蚀主要是由于金属表面保护膜与氯化物沉积盐发生反应所致,通过热力学相图预测了可能发生的腐蚀反应,并探讨了加速腐蚀机制以及Si的效应。     

结晶器铜板表面耐磨纳米复合镀层的制备及性能

目的提高连铸坯质量,延长结晶器的服役时间,节约铜资源。方法采用纳米复合镀技术在结晶器铜板表面制备了Ni/Al_2O_3纳米复合镀层,并通过扫描电镜(SEM)观察了复合镀层表面形貌。采用单因素变量法研究了镀液中纳米Al_2O_3添加量、阴极电流密度及镀液温度等对纳米复合镀层显微硬度的影响。对结晶器铜板表面的纯Ni镀层和纳米复合镀层进行了摩擦磨损实验。结果在结晶器铜板表面制备出了高硬度、耐磨损的纳米复合镀层。随着镀液中纳米颗粒添加量的增加,镀层的硬度先升高后降低,且当纳米颗粒添加量为40 g/L时,复合镀层的显微硬度达到最大值384HV。因镀液中纳米颗粒的存在,随着电流密度和镀液温度的变化,纳米复合镀层的硬度变化不大。在相同的摩擦磨损条件下,纳米复合镀层和纯Ni镀层的摩擦系数分别约为0.41和0.7,纳米复合镀层的磨损量约为纯Ni镀层的1/2。结论在Ni基镀层中加入纳米Al_2O_3材料,能显著地提高复合镀层的硬度、耐磨损性能。     

磁场方向对脉冲电沉积制备Ni-ZrO2 纳米复合镀层性能的影响

目的 研究有无磁场条件和垂直、平行两种磁场方向对脉冲电沉积制备Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响。方法 以45#钢作为基体,采用脉冲电沉积和磁场-脉冲电沉积法成功制备Ni-ZrO2纳米复合镀层。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）观察纳米复合镀层的表面形貌、微观结构和表面粗糙度,利用显微硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验机对纳米复合镀层进行显微硬度、结合力和摩擦磨损性能等力学性能研究。结果 相同工艺条件下,垂直磁场-脉冲电沉积条件制备的Ni-ZrO2纳米复合镀层的晶粒形状为金子塔状,镀层表面粗糙度有所改善,复合镀层显微硬度值最高,为370HV。平行磁场-脉冲电沉积条件下制备的Ni-ZrO2纳米复合镀层表面平整,均匀致密,复合镀层中Zr的质量分数为8.27%,表面粗糙度Ra和Rq值分别为82 nm和105 nm,镀层结合力为337 N,磨损量低于其他两种镀层的磨损量。结论 施加磁场后,在磁场MHD效应作用下,纳米复合镀层表面形貌平整,均匀致密,显微硬度提高,并且与基体结合性能和耐磨性都优于无磁场条件下制备的纳米复合镀层。平行方向磁场对Ni-ZrO2纳米复合镀层的力学性能有更明显的促进作用。