硬质粒子扰动对电铸铜微观结构与性能的影响

在铜的电铸过程中，通过陶瓷微珠等硬质粒子摩擦和扰动电铸层表面来改善电铸层的质量。对所制备的铜电铸层的表面形貌、织构等微观结构和显微硬度、抗腐蚀等性能进行测试和分析，并与传统方法所制备的铜电铸层相比较。结果表明：硬质粒子在电铸过程中对电铸层表面的摩擦和扰动具有显著的除瘤和整平作用，使所制备的铜电铸层外观光亮平整，显著改变其微观结构和性能；铜电铸层各晶面的衍射强度降低，（200）晶面的择优程度减小，（111）晶面的择优程度增大；显微硬度值由HV156增至HV221；抗腐蚀性能显著提高，在NaCl溶液中的腐蚀速率降低了20％。     

阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

目的 研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法 固定阳极电流密度为5.0 A/dm²,阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm²,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果 随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm²增加到3.75 A/dm²时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm²时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10^‒4 mm³/(N.m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm²时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论 阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。     

电流密度对超临界CO2流体镍电铸层表面性能和过程参数的影响

采用非离子表面活性剂,进行超临界CO2流体(SCF-CO2)电铸金属镍的研究,分析电流密度对CO2超临界流体镍电铸层微观组织、显微硬度、阴极电流效率、沉积速率、铸层厚度的影响。结果表明,随着阴极表面电流密度从3A/dm2逐渐增加至9A/dm2,体系电流效率快速下降,金属镍电铸层的显微硬度、沉积速率、铸层厚度不断增大。在压力为10MPa,温度为323K,电流密度为5A/dm2时,镍电铸层的显微硬度、铸层厚度、阴极电流效率、沉积速率分别为7.01GPa、30.5μm、94.51%、51.85mg/cm2·h,与传统电铸方法相比较,SCF-CO2电铸法制备的镍电铸层表面平整、微观组织致密。     

无氰电镀液中超声电沉积耐腐蚀纳米晶铜镀层

通过超声辅助电沉积法,在无氰络合电镀液中以高阴极电流密度在钕铁硼磁体上电沉积获得纳米晶铜防护镀层,研究了不同超声波频率下的镀层形貌、晶粒尺寸、显微硬度和耐腐蚀性能。结果表明,随着超声波频率的增加,络合电镀液体系的铜电沉积有效阴极电流密度显著增加,相应的阴极电流效率也提高,从而获得致密的纳米晶铜镀层。在阴极电流密度为4.0 A·dm^-2和超声波频率为40 kHz的条件下,能够获得平均晶粒尺寸为18.8 nm的铜镀层。超声辅助电沉积法还能促进烧结钕铁硼基体盲孔内的铜沉积,从而改善基体与镀层之间的结合力。在同样的镀层厚度下,烧结钕铁硼表面所沉积镀层的耐腐蚀性随超声波频率的提高而优化。     

基于超临界流体电铸耦合场分析及试验研究

利用COMSOL Multiphysics对超临界流体电铸耦合场进行数值模拟,研究分析电流密度分布和电铸层生长规律,并且试验测试与验证;同时对超临界流体镍纳米金刚石复合镀层的表面形貌和显微硬度进行研究和探讨。结果表明,阴极边缘处电流密度远高于阴极中间部分,电铸层生长情况与电流密度分布较为吻合,电铸层中部厚度预测值的误差较小;电铸层显微硬度HV最大可达9540 MPa,比普通情况下复合铸层提高80%;制备的复合电铸层表面平整,组织致密。     

超声场中镍-氧化铈纳米复合材料的电铸工艺

采用电铸方法在超声场中制备了Ni-CeO2纳米复合材料,研究了超声波功率、CeO2纳米颗粒添加量、阴极电流密度对纳米复合材料中CeO2含量的影响,考察了超声波作用下的电铸速率和电流效率,并对纳米复合材料表面形貌和显微硬度进行了检测.结果表明,超声场中制备Ni-CeO2纳米复合材料的最佳工艺参数:超声波功率为300 W,频率为28 kHz,CeO2纳米颗粒添加量为40 g/L,阴极电流密度为6 A/dm2,镀液温度范围在45～60 ℃,在最佳工艺条件下可获得CeO2质量分数为3.0 %的Ni-CeO2纳米复合材料;与无超声作用时制备的Ni-CeO2纳米复合材料相比,其表面形貌更平整、组织更致密、晶粒更细小.在电铸中引入超声波,可抑止纳米颗粒的团聚,促进纳米颗粒与基体金属均匀共沉积,进一步细化晶粒;并且可以提高电铸速率和电流效率,明显提高纳米复合材料的显微硬度.     

电流密度对超临界石墨烯电铸层微观结构与性能的影响

为获得电流密度对于超临界石墨烯复合铸层微观结构和力学性能的影响规律,在超临界二氧化碳流体(SCFCO_2)环境下进行了镍基石墨烯复合电铸试验,采用扫描电镜、数显式显微硬度计、微摩擦磨损试验机、光学轮廓仪等对镍基石墨烯复合电铸层进行表征。结果表明:当电流密度从3 A/dm~2逐渐增大至9 A/dm~2时,石墨烯复合电铸层的显微硬度、耐磨性呈持续增大趋势;当进一步增大电流密度时,复合电铸层显微硬度和耐磨性开始降低。在压力为10 MPa,温度为52℃,电铸时间为50 min,电流密度为9 A/dm~2时,石墨烯复合电铸层的显微硬度达到最大860 HV0.2,磨痕截面积最小1 145μm~2,石墨烯含量达最大0.713%。与普通电铸条件相比,SCF-CO_2电铸条件制备的石墨烯复合电铸层显微硬度和耐磨性分别提高了1.25倍和1.31倍。     

不同含量WC颗粒增强激光熔覆截齿涂层性能研究

目的 解决截齿磨损失效问题,研究不同WC颗粒含量对42CrMo截齿激光熔覆Co基/WC复合涂层表面形貌及裂纹率、显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能的影响机制。方法 通过在42CrMo截齿基体上制备Co基/WC复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验仪及电化学工作站测试不同WC颗粒含量对熔覆层性能的影响。结果 Co基/WC复合涂层表面较为平整,当WC颗粒质量分数大于30%时,熔覆层表面开始出现交错裂纹;当WC质量分数为80%时,裂纹率增加35%。Co基/WC复合涂层的显微硬度皆高于42CrMo基体(378HV0.2),随着WC颗粒含量的增加,熔覆层平均显微硬度从448HV0.2提升到890HV0.2。Co基/WC复合涂层的摩擦系数、磨损量均小于42CrMo基体,WC颗粒质量分数增加到80%时,熔覆层平均摩擦系数为0.270,为基体(0.567)的50%,磨损量仅为1.0 mg,相比于42CrMo基体(18.6 mg)降低了约95%,低WC颗粒含量以黏着磨损为主,高WC含量以磨粒磨损为主。熔覆层耐腐蚀性能随WC含量的增加先增大、后减小,WC质量分数为30%时,熔覆层的耐腐蚀性能最好,具有最小的电流密度(1.465×10^–7 A/cm²),相比基体电流密度(8.031×10^–6 A/cm²)降低了98%。结论 WC颗粒含量对Co基/WC复合熔覆层的裂纹敏感性有显著影响,WC颗粒的细晶、弥散及固溶强化使熔覆层的显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能得到明显改善。     

铝合金表面电火花沉积层组织与性能

采用电火花沉积技术,以硅青铜作为电极,在空气中对2A12铝合金表面进行了强化.采用扫描电镜、电子能谱分析仪与X射线衍射仪等仪器对沉积层的形貌、组织、元素分布和结构进行了分析与研究;利用显微硬度计和磨损试验机对沉积层的显微硬度与耐磨性进行了测试.结果表明,沉积层连续、致密,与基体呈冶金结合,无明显界面;主要由铜铝金属间化合物组成,显微硬度可达578 HV;沉积层耐磨性较基体显著提高,表面强化效果明显.     

Cr3C2/WC的添加对Stellite 12熔覆层耐磨耐蚀性的影响

目的 提高Stellite 12熔覆层的耐磨耐蚀性能。方法 将Stellite 12合金粉末与碳化物(Cr3C2、WC)混合,采用激光熔覆技术在H13钢板上制备复合熔覆层。通过超景深显微镜和XRD分析其显微组织和物相,通过显微硬度测试、摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验,分别评价熔覆层的硬度、耐磨性和耐蚀性,并通过超景深显微镜对磨痕形貌进行分析。结果 添加碳化物后,熔覆层的微观组织以柱状晶和树枝晶为主,物相主要由γ-Co固溶体和碳化物(M23C6、M7C3)组成;Cr3C2的添加使得熔覆层的硬度降低,由610HV0.2降至530HV0.2,但耐磨性得到提高,磨损量由0.45 mm³降至0.33 mm³,下降了28%,耐蚀性得到提高,腐蚀电位由−0.385 V增加到−0.264 V,腐蚀电流密度由9.269×10⁻¹⁰ A/cm²降至1.496×10⁻¹⁰ A/cm²,极化电阻由3.982×10⁷ Ω.cm²提升至2.424×10⁸ Ω.cm²,提高了1个数量级;WC的添加使其硬度由610HV0.2提高至750HV0.2,磨损深度变浅,磨损量由0.45 mm³降至0.19 mm³,下降了43%,但耐腐蚀性有所降低。3种熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。结论 WC的添加可以有效提高熔覆层的硬度和耐磨性,但耐腐蚀性有所降低;添加Cr3C2后,耐蚀性得到显著提高,耐磨性略微提升,但硬度降低。     

钢与铜及铜合金的焊接研究现状

叙述了钢与铜及铜合金熔化焊、钎焊、固态焊的国内外研究现状。指出，研究适用于钢与铜及铜合金的固态焊接新工艺尤为必要。     

过程参数对悬浮微珠摩擦辅助脉冲电铸铜表面形貌的影响

为了改善传统酸性硫酸盐电铸铜的表面质量,提出了空心悬浮微珠摩擦辅助的脉冲电铸铜工艺。使空心微珠悬浮于卧式放置阴极上部,不断摩擦和撞击阴极表面,并结合脉冲电铸,提高电铸层表面质量。研究了脉冲频率、占空比、平均电流密度和阴极转速对摩擦辅助电铸铜表面形貌的影响。结果发现:在空心悬浮微珠的影响下,使用低脉冲频率、高占空比、较大的平均电流密度及较低的转速范围,更能发挥悬浮微珠的摩擦作用,细化晶粒。     

电流密度对电铸铜晶粒组织的影响

采用脉冲电源、酸性硫酸铜电铸液制备一定厚度的电铸铜,研究脉冲电流密度对电铸铜晶粒组织的影响.利用IPP(Image-Pro Plus)图像分析软件测量晶粒组织特征参数,计算得到晶粒分布几率,建立电流密度与各种组织参数平均值的定量关系,获得电流密度对电铸铜组织形态的影响规律,并分析了其影响机制.结果表明,在占空比为80%和频率为200 Hz的条件下,当电流密度从2A/dm2升高到6A/dm2,铸层中等轴晶的分布几率增加,晶粒的空间数量密度增加,晶粒长轴、短轴及面积平均值降低.     

“我国古代大型铸铜文物”系列文章之十三：古代大铜锅和大铜缸（待续）

叙述了古代大铜锅和大铜缸的有关情况。在现存的26口古代大铜锅中,重点介绍了其中6口大铜锅的尺寸、铸造年代、功用、特点和存放地。而现存的165口古代大铜缸,都是明、清两代铸造的,绝大多数都存于北京故宫,本文较详细地介绍了其中5口大铜缸的有关情况。     

单晶铜线材载流摩擦磨损行为研究

在经改制过的MS-T3000摩擦磨损试验机上,以黄铜为摩擦副,对热型连铸技术制备的单晶铜进行载流摩擦磨损试验,研究了电流对单晶铜导线载流摩擦磨损行为的影响。结果表明:电流强度对单晶铜干摩擦磨损行为有显著影响。电流在0~15 A范围内,随着电流的增加,摩擦系数与磨损率变化基本一致,呈现先减少后增加的趋势。电流较小时,接触电阻也比较小且较稳定;电流高时,接触电阻比较大,波动剧烈,而且有电弧出现。单晶铜导线在带电条件下的主要磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损以及以电化学作用为主的氧化磨损或腐蚀磨损。     

铜缓蚀剂在汽轮机凝汽器铜管造膜过程中的应用

本文简述了铜缓蚀剂在铜管腐蚀与防止过程中造膜的成功应用,指出了单一铜缓蚀剂造膜存在的弊端和解救方法。     

感应电流作用下海底电缆铜铠装层腐蚀规律研究

目的研究感应电流作用下的海底电缆铜铠装层在模拟海水环境中的腐蚀规律。方法通过浸泡实验,研究不同感应电流密度下铜铠装层随时间变化的腐蚀速率,然后通过扫描电镜观察铜铠装腐蚀后表面的形貌,通过X-射线衍射分析铜铠装腐蚀后的产物,最后通过交流阻抗法对腐蚀后铜铠装的表面双电层结构进行研究。结果在模拟海水环境中,感应电流的存在能够在一定程度上加速铜铠装的腐蚀。随着浸泡时间的延长,腐蚀速率呈先上升、后下降的趋势,并逐渐趋于稳定。在峰值情况下,腐蚀速率提升4～7倍;在稳定阶段,腐蚀速率提升3～5倍。随着感应电流密度的增大,铜铠装的腐蚀速率逐渐增加,并与感应电流密度呈非线性关系,经数据拟合,腐蚀速率与感应电流密度的0.5次方成正比关系。经X-射线衍射分析可知,铜铠装在模拟海水中的腐蚀产物主要是Cu_2O。结论感应电流引起的腐蚀速率约占其等效直流电流腐蚀速率的0.16%～2.03%。流经铜铠装上的感应电流大部分通过界面双电层电容的充放电不发生实质的腐蚀反应,小部分通过极化电阻发生腐蚀反应。     

泡沫铜板与铜粉复合烧结多孔材料的制备

介绍了泡沫铜与铜粉的复合多孔材料松装烧结成形工艺;分别采用SEM观察其几何结构特征和称重法,分析了复合多孔材料的收缩率及孔隙率。结果表明,该材料具有大比表面积、高孔隙率特征;采用与纯铜粉烧结类比的方法,探讨了烧结温度、保温时间及铜粉粒径对复合多孔材料的收缩率和孔隙率的影响。结果显示,相比于铜粉烧结多孔材料,泡沫金属与铜粉烧结复合多孔材料具有更小的收缩率及更大的孔隙率。     

水冷铜阳极法测量阳极等离子电弧力径向分布

设计了一套水冷铜阳极装置,用压力传感器测量等离子弧焊阳极电弧力的径向分布情况,研究了焊接电流、离子气流量和弧长对阳极电弧力的影响规律.结果表明,阳极电弧力在电弧中心最大,随径向距离的增大而迅速减小,电弧力作用半径可以认为等于约束喷嘴出口半径;随焊接电流和离子气流量的增大阳极电弧力显著增大,电弧力作用半径变化不大;而弧长对阳极电弧力的影响不大;测量结果表明,等离子弧焊电弧力传统经验公式忽略电流对电弧力的影响是有一定缺陷的.     

一种铜阳极板用铜模铸造工艺

铜模是铜精炼过程中制作阳极板的重要装置,铜模使用寿命决定停机更换的频率,影响生产效率。对铜模铸件和球化退火组织进行对比分析,提出了一种新的铜模制作工艺。结果表明,使用该工艺可以提高铜模使用寿命,并降低加工成本。