SiC颗粒对轧辊表面镀层应力影响的有限元分析*

目前针对多颗粒复合镀层有限元模型的建立尚不准确。以轧辊的服役工况为背景,利用Python语言和ABAQUS软件建立试块底面带有SiC颗粒增强Ni基复合镀层的环-块滑动摩擦有限元模型,系统研究SiC颗粒含量和尺寸对涂层表面及涂层-基体界面峰值等效应力的影响规律。结果表明：当SiC颗粒含量为3 vol.%～9 vol.%时,涂层表面和涂层-基体界面峰值应力随颗粒含量的增大而增大,分别增大了78.01%和32.06%;当SiC颗粒含量为9 vol.%～15 vol.%时,随着颗粒含量的增大,涂层表面峰值应力呈下降趋势,降低了13.02%,而涂层-基体界面峰值应力基本保持不变;当SiC颗粒直径为0.8～1μm时,涂层表面及涂层-基体界面峰值应力随颗粒尺寸的减小而增大,分别增大了51.5%和32.6%;当SiC颗粒直径为0.3～0.8μm时,涂层表面及涂层-基体界面峰值应力基本保持不变。综合考虑轧辊表面镀层的性能需求以及实际复合电镀工艺,依据界面应力与镀层结合状态之间的关系,SiC颗粒含量以9 vol.%左右为宜,SiC颗粒直径以0.8μm左右为宜。所建立的多颗粒随机分布涂层基体的有限元模型更接...     

原子力显微镜下稀土元素对镍基刷镀层生长形貌影响的研究

利用原子力显微镜对镍基Ｎｉ－Ｐ、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｐ及Ｎｉ－Ｃｕ－Ｐ／ＭｏＳ２刷镀层生长形貌进行了研究。通过对各镀层生长初期形貌和生长后期形貌观察及形貌参数对比。结果发现：刷镀液中稀土元素的存在可以增加金属沉积时形核数目、使核向各方向长大速度接近。     

WC-Al2O3纳米颗粒增强Ni-P复合刷镀层的电接触强化及其性能

利用电刷镀技术将Ni-P与WC-Al2O3纳米粉末共同沉积在40Cr钢基体表面形成纳米颗粒增强的复合镀层。用电接触强化技术对复合镀层进行再处理。利用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）和维氏硬度测量分析电接触强化技术对复合镀层的影响。通过镀层的微观金相图片显示,在经过了电接触强化后,复合刷镀层的孔隙和裂纹减少,镀层与基体之间的界面由机械结合转变为冶金结合。XRD结果显示镀层晶粒得到了细化;随着接触电流的加大,复合镀层的硬度也逐步加大。经过20 kA电流的强化,复合镀层的平均硬度由699 HV0.1增加到895 HV0.1,镀层硬度分布更加均匀。     

石墨靶电流对类石墨镀层摩擦性能的影响

用非平衡磁控溅射离子镀技术制备含铬类石墨镀层,研究了石墨靶电流对磁控溅射法制备类石墨镀层摩擦性能的影响.通过扫描电镜、原子力显微镜、透射电镜等分析了镀层的表面形貌与组织.结果表明:所制备镀层的硬度随着石墨靶电流的升高而增加;镀层的摩擦系数和比磨损率随靶电流的增大呈现先降后升的趋势;扫描电镜和原子力显微镜图片分析表明镀层表面呈典型的岛团状聚集态,且随着石墨靶电流增大,镀层表面岛团状尺寸变大、镀层表面粗糙度随之增大.用高分辨透射电镜分析显示:靶电流较小时碳层中出现Cr元素富集区,随着石墨靶电流的增大,表面层中的Cr弥散分布.     

SnCu钎料镀层与Cu/Ni镀层钎焊接头的界面反应

观察了不同焊接工艺条件下钎焊接头界面的微观结构，并对钎焊过程中的界面反应进行分析。探讨了钎缝界面处IMC的生长机制，通过对不同钎焊温度和保温时间下的IMC生长规律的分析建立铜锡化合物厚度与温度和时间的关系方程。结果表明：钎焊过程中SnCu钎料合金镀层与可焊性Cu层的界面处生成金属间化合物Cu6Sn5和Cu3Sn；化合物的生长厚度与焊接时间之间满足抛物线关系，表明化合物的生长为扩散反应控制过程，并随焊接时间的延长化合物的生长速率逐渐下降。     

电接触强化对Ni-P/Nano-WC复合刷镀层的微观组织及性能的影响

目的：提高Ni-P/nano-WC复合刷镀层的性能。方法利用电刷镀技术将Ni-P与nano-WC粉末共同沉积在40Cr基体表面形成纳米颗粒增强的复合镀层,再利用电接触技术对Ni-P/nano-WC复合镀层进行二次强化。利用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射分析（XRD）、能谱分析（EDS）和显微硬度测量等手段,分析电接触强化处理对Ni-P/nano-WC复合镀层的影响。同时利用滚动摩擦试验分析电接触强化前后复合镀层耐磨性的变化情况。结果电接触强化处理后, Ni-P/nano-WC复合刷镀层的孔隙和裂纹减少,复合镀层与基体之间的界面在高温和高压的作用下发生焊合。XRD分析显示复合镀层的晶粒细化,镀层的晶粒尺寸由35.35 nm下降至26.28 nm。随着接触电流的加大,复合镀层的硬度也在逐步加大。经过20 kA电流的强化,复合镀层平均硬度由637HV0.1增加到885HV0.1,镀层硬度分布更加均匀;4 h的滚动摩损表明,随着接触电流的加大,试样的质量损失逐步减小,经20 kA接触电流强化后的Ni-P/nano-WC复合镀层质量损失为503 mg,比未经电接触强化的Ni-P/nano-WC复合镀层低40%。结论电接触强化技术能有效改善Ni-P/nano-WC复合镀层的微观组织与性能,将镀层界面由机械结合变为冶金结合,同时提高镀层的耐磨性能。     

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     

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。     

聚乙烯亚胺含量对( Ni-P) -纳米Si3 N4复合刷镀层性能的影响

聚乙烯亚胺(PEI)是一种水溶性的高分子阳离子聚合物表面活性剂,可通过吸附在颗粒周围来阻止纳米颗粒相互接近,使得它们不能相互碰撞、吸引,防止纳米颗粒絮凝、团聚.研究了聚乙烯亚胺(PEI)表面活性剂对刷镀(Ni-P)-纳米Si3N4复合镀层性能及结构的影响,并确定了聚乙烯亚胺表面活性剂在复合刷镀液中的最佳含量.结果表明:聚乙烯亚胺表面活性剂能有效阻止复合刷镀液中颗粒的絮凝、团聚,其用量对复合刷镀层中Si3N4含量、刷镀层硬度及摩擦性能有显著的影响.当其含量为0.8 g/L时,获得了分散均匀、稳定悬浮的复合刷镀液,复合刷镀层微观表面结构致密,微粒分布均匀,摩擦因数最小为0.16,显微硬度最大为HV910.     

非平衡磁控溅射Cp/AlSn镀层组织结构与性能

利用非平衡磁控溅射离子镀技术在铝基轴承合金表面沉积Cp/Al Sn复合镀层。采用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对镀层的微观形貌进行观察,并对镀层的维氏硬度和摩擦学性能进行了测试。结果表明,非平衡磁控溅射离子镀Cp/Al Sn镀层,当碳靶电流在0.2~0.8 A范围内,镀层呈等轴结构生长,随碳靶电流增大,镀层晶粒逐渐细化,且致密度增加;在Cp/Al Sn复合镀层中,Al、Sn和C元素分别以单质形式存在,且随掺碳量增加,Cp/Al Sn复合镀层非晶特征逐渐增强;随碳靶电流增加,镀层硬度增加,摩擦系数减小,电流为0.8 A时,镀层硬度最高为230 HV0.025。摩擦系数最低为0.09,磨损率先减小后增大,碳靶电流为0.4 A时,镀层的磨损率最低为6.6×10-16m3/(N·m),其磨损机制逐渐由粘着磨损转变为磨粒磨损。     

Virtual instrument for monitoring process of brush plating

A virtual instrument(Ⅵ) was developed to monitor the technological parameters in the process of brush plating, including coating thickness, brush-plating current, current density, deposition rate, and brush plating voltage. Meanwhile two approaches were presented to improve the measurement accuracy of coating thickness. One of them aims at eliminating the random interferences by moving average filtering; while the other manages to calculate the quantity of electricity consumed accurately with rectangular integration. With these two approaches, the coating thickness can be measured in real time with higher accuracy than the voltage-frequency conversion method. During the process of plating all the technological parameters are displayed visually on the front panel of the Ⅵ. Once brush current or current density overruns the limited values, or when the coating thickness reaches the objective value, the virtual will alarm. With this Ⅵ, the solution consumption can be decreased and the operating efficiency is improved.     

电刷镀在表面工程中应用的研究进展

综述了电刷镀技术在材料表面防腐、耐磨及维修领域的应用。 介绍了电刷镀耐蚀、耐磨镀层的新工艺及其性能,包括纳米晶合金电刷镀层、纳米复合电刷镀层、双纳米复合电刷镀层以及电刷镀复合转化膜层的研究现状。 最后指出了今后电刷镀技术研究应用的方向。     

Al2O3/Ni纳米复合电刷镀技术应用于失效凸轮轴再制造的实验研究

目的将Al_2O_3/Ni纳米复合电刷镀技术应用到失效凸轮轴修复,使失效凸轮轴得以再制造利用。方法在快速镍镀液中加入Al_2O_3纳米颗粒和分散剂柠檬酸三铵、十六烷基三甲基溴化铵形成复合镀液,将复合镀液放在恒温磁力搅拌器上加热并搅拌,使复合镀液温度达到50℃且纳米Al_2O_3悬浮稳定。利用电刷镀技术将复合镀液镀于与凸轮轴材质相同的45#钢板表面,通过硬度测试,分别评价纳米Al_2O_3质量浓度、刷镀电压对复合镀层硬度的影响。结果复合镀层的硬度大于45#钢,且硬度随刷镀电压、纳米Al_2O_3质量浓度的增加而增加。当刷镀电压大于10 V后,硬度随纳米Al_2O_3质量浓度的增加而减小。复合镀层表面裂纹随纳米Al_2O_3质量浓度、刷镀电压的增加而增多,纳米Al_2O_3的质量浓度越低,电压变化对复合镀层表面硬度的影响越大。相对纳米Al_2O_3质量浓度,电压对复合镀层表面硬度的影响更大。结论用Al_2O_3/Ni纳米复合电刷镀技术修复失效凸轮轴可提高凸轮轴表面硬度,使其得以再制造利用。为提高凸轮轴表面质量,避免出现表面疏松、焦糊等缺陷影响表面硬度,应开发自动化纳米复合电刷镀设备及采用不同镀层交替叠加方式刷镀。     

镍基及镍合金纳米复合电刷镀的研究进展

镍基及镍合金纳米复合刷镀层因具有优异的耐磨损、耐高温、耐腐蚀性能,已成为纳米复合电刷镀技术的主攻方向,受到国内外的广泛关注。综述了近年来,镍及镍钨合金、镍钴合金、镍铁合金、镍钼合金纳米复合刷镀层的研究现状。指出目前纳米复合电刷镀技术研究的局限是镀层基质偏重镍基,镀液所添纳米颗粒种类有限,镀层所含纳米颗粒单一、复合量低,镀层性能提升空间有限。纳米颗粒的种类、含量、尺寸与纳米颗粒硬质点强化效应的定量关系以及基于电刷镀工艺特点的复合电沉积机理,研究进展缓慢,是今后纳米复合电刷镀研究的难点。镍合金纳米复合刷镀层、多粒子纳米复合刷镀层、特殊功能纳米复合刷镀层、宽范围纳米颗粒复合量刷镀层的研究,将会赋予人们控制材料性能更大的主动性,是未来纳米复合电刷镀研究的重要方向。     

纳米Al2O3／Ni复合电刷镀层的表征与微动磨损机理

通过在镍基电刷镀液中添加纳米Al2O3颗粒,制备出了分散均匀、与基质金属Ni结合良好的Al2O3／Ni复合电刷镀层。复合镀层的组织致密,显微硬度高。微动磨损试验表明,复合镀层在常温及高温下抵抗微动磨损的能力均强于普通快镍镀层。这是因为,随着纳米颗粒的加入,Al2O3／Ni复合电刷镀层受到细晶强化、位错强化和弥散强化,抵抗塑性变形和粘着破坏的能力增强,从而具有良好的耐微动磨损性能。     

电刷镀Ni-W过渡层与离子镀TiN复合涂层的结合力和磨损特性

研究了3Cr2W8V基体电刷镀Ni-W过渡层和离子镀TiN复合涂层的结合力及强化机理.利用XRD、SEM和TEM分析了涂层结构,用划痕法测定了涂层结合力,并测定和分析了涂层的磨损特性.结果表明由于TiN沉积过程中的温度效应,混合晶态的电刷镀Ni-W层发生晶化和析出强化,并形成界面扩散层和双层复合,从而使TiN复合涂层的结合力和硬度明显提高;Ni-W过渡层对TiN涂层起有力的支撑作用.Ni-W与TiN复合涂层的耐磨性优于TiN单层.     

电刷镀工艺对 Ni-Mo 合金镀层表面形貌与硬度的影响

目的优化电刷镀制备Ni-Mo合金镀层工艺,并分析对镀层表面形貌和硬度的影响。方法改变电极相对速度和工作电压,获得不同电刷镀条件下的Ni-Mo合金镀层。采用金相显微镜观察镀层的表面形貌,采用显微硬度计测试镀层的显微硬度。结果最佳工艺为:工作电压14 V,电极相对速度11.3m/min。镀层光亮致密,显微硬度达到503.90HV。结论适当提高电极相对运动速度、工作电压,能有效改进Ni-Mo合金镀层的沉积速度、表面形貌及显微硬度。     

复合电刷镀Ni—金刚石的工艺研究

复合电刷镀是一种新的电刷镀工艺方法,Ni-金刚石复合镀层的硬度及耐磨性能非常好,具有很好的经济、使用价值、本文研究,分析了复合电刷镀Ni-金刚石镀液配方、工作电压、溶液温度、镀笔运动速度等工艺条件对镀层中金刚石含量、沉积速度的影响,总结出复合电刷镀Ni-金刚石的工艺条件。     

铸铝上刷镀Ni-P合金工艺研究

铸铝箱体件很容易因磨损而报废,对磨损后的铸铝箱体件采用Ni-P合金刷镀再修复,可恢复铸铝箱体件的原始配合尺寸,提高其使用寿命.研究了刷镀铸铝箱体零件的Ni-P合金刷镀液、特殊预处理液的配方及电刷镀工艺.特殊预处理工序有效地防止了铸铝表面的再氧化,使后续刷镀层结合力好,避免了刷镀层易剥落的弊端.铸铝刷镀过镀层采用高堆积碱铜,工作层采用Ni-P舍金.刷镀层硬度高(可达613HV),耐磨性好.该工艺方法解决了铸铝箱体件磨损后修复难等问题.     

脉冲换向电刷镀镍基纳米SiO2复合镀层的耐腐蚀性能研究

采用脉冲换向电刷镀方法制备了Ni/n-SiO2复合镀层,应用SEM对镀层表面形貌进行了分析,测试了镀层的孔隙率,以及镀层在海水浸泡条件下的耐腐蚀性能,讨论了镀层的耐腐蚀机理.实验结果表明:与直流工艺条件下的电刷镀镀层相比,脉冲换向电刷镀工艺得到的Ni/n-SiO2复合镀层具有致密精细的表面、较小的孔隙率和较高的耐腐蚀性能.