5083铝合金表面镀钛/渗氮复合层组织结构与摩擦学性能

通过镀/渗复合改性方法在5083铝合金表面原位制备出梯度复合层,利用闭合场非平衡磁控溅射离子镀在5083铝合金表面沉积厚度约为6.0μm的Ti膜,然后将镀钛5083铝合金在490℃进行等离子渗氮8 h,研究了不同渗氮气氛(微量N,N-H比为0.05∶0.3,0.2∶0.3和0.3∶0.3)对复合层组织结构和力学性能的影响。结果表明:复合层由双层结构组成,即外层TiN_(0.3)和靠近铝基体一侧的铝基金属化合物Al_(18)Ti_2Mg_3,不同渗氮气氛下表层TiN_(0.3)均出现(002)晶面择优生长,在N-H比为0.2∶0.3时,复合层的表面硬度高达880 HV,相比于未处理的基体铝合金硬度(98 HV)提高了约9倍。复合层的摩擦系数明显低于未处理态,并且磨损率显著降低。     

低温超声波化学镀镍层的组织结构与性能

研究了低温（～４０℃）超声波化学镀镍层的初期析出行为、组织和相结构,并与常规化学镀镍层进行了比较,结果表明低温超声波化学镀镍层细密均匀,而常规化学镀镍层晶粒粗大且呈不均匀状态,在镀层的横截面上有分层现象。低温超声波化学镀镍层主要为非晶态,夹有少量微晶,而常规化学镀镍层则为典型的非晶态     

5083铝合金表面镀钛/渗氮复合层组织结构与摩擦学性能北大核心CSCD

通过镀/渗复合改性方法在5083铝合金表面原位制备出梯度复合层,利用闭合场非平衡磁控溅射离子镀在5083铝合金表面沉积厚度约为6.0μm的Ti膜,然后将镀钛5083铝合金在490℃进行等离子渗氮8 h,研究了不同渗氮气氛(微量N,N-H比为0.05∶0.3,0.2∶0.3和0.3∶0.3)对复合层组织结构和力学性能的影响。结果表明:复合层由双层结构组成,即外层TiN_(0.3)和靠近铝基体一侧的铝基金属化合物Al_(18)Ti_2Mg_3,不同渗氮气氛下表层TiN_(0.3)均出现(002)晶面择优生长,在N-H比为0.2∶0.3时,复合层的表面硬度高达880 HV,相比于未处理的基体铝合金硬度(98 HV)提高了约9倍。复合层的摩擦系数明显低于未处理态,并且磨损率显著降低。     

Ni-Sn-P复合镀层的组织结构与抗垢性能研究

采用XRD测试、硬度测试、接触角测量、表面自由能计算和抗垢能力测试等方法,研究热处理对Ni-Sn-P复合镀层组织结构和抗垢性能的影响,以及Sn含量对镀层抗垢性能的影响。结果表明,经热处理后Ni-Sn-P复合镀层结构由非晶态转变为晶态。300 ℃热处理的Ni-Sn-P复合镀层显微硬度达1072.4 HV,相比Ni-P镀层其硬度明显提高。当Sn含量为2 g/L时,Ni-Sn-P复合镀层具有最佳的抗垢性能,复合镀层的接触角为120.2°,且具有较低的表面能15 mJ/m²。Ni-Sn-P复合镀的污垢附着率显著降低,抗垢性能相比未处理的Q235碳钢基体和Ni-P镀层分别提高55%和46%。Sn颗粒的加入,提高了镀层的硬度和疏水性,但是随着Ni-Sn-P复合镀层中Sn含量的增加,复合镀层的抗垢性能逐渐下降。     

离子硫化层的微观组织及其摩擦学性能

根据离子氮化原理开发了一种硫化技术。文中描述了离子硫化技术的基本过程,以及比传统电解工艺所具有的种种优点。硫化层主要通过化学反应和原子扩散过程而形成。其厚度一般在几个至几十个微米之间。采用XRD、SEM和EDAX分析了硫化层的微观组织、表面形貌和化学成分。结果显示：硫化层主要由具有层状六方晶体结构的FeS相,及一定量的具有正交结构的FeS2组成,因此硫化层具有很好的固体润滑性能。采用SRV和MM200磨损试验机,对在45#钢和GCrl5钢上硫化层试样进行了摩擦学性能试验,发现硫化层能明显地降低摩擦系数,增加材料的耐磨性。在微观分析的基础上也讨论了硫化层的磨损机理。     

非贵金属活化预处理化学镀Ni包覆TiC陶瓷粉体的研究

采用非贵金属活化预处理对TiC陶瓷粉体进行化学镀前处理,预处理后通过常温超声波辅助化学镀方法成功制备了Ni包覆TiC陶瓷粉体,通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和能谱(EDS)研究分析了原始TiC粉体、非贵金属活化预处理后TiC粉体和Ni包覆TiC粉体表面形貌,探讨了化学镀Ni包覆TiC陶瓷粉体的生长机理.结果表明:非贵金属活化预处理后TiC陶瓷粉体表面出现了大量的缺陷(台阶),化学镀Ni包覆TiC陶瓷粉体表面Ni层覆盖完整、致密均匀;Ni颗粒的形核、长大和聚集的过程为:化学镀溶液中的反应物在TiC表面缺陷上吸附,发生氧化-还原反应沉积出Ni颗粒;Ni颗粒依附“线条状”突起以“线型”方式长大、弯曲、分叉和聚集,而后缠绕成“胞状”结构,犹如“缠毛线团”.“胞状”结构Ni颗粒不断长大聚集,最后成膜.     

氧化铝含量对Ni-P化学复合镀层摩擦学性能的影响

采用化学镀技术制备了不同氧化铝含量的Ni-P复合镀层,并用球盘式磨损试验机测试了镀层的摩擦磨损性能。利用扫描电镜、光学显微镜和X射线衍射仪对镀层和对偶球的表面形貌、成分及微观结构进行了表征,分析了镀层的磨损机理。结果表明：镀层中氧化铝质量分数最高可达34.7%,但镀层磷含量显著降低,Ni-P合金基体为无定形结构;镀层的摩擦因数(约为0.49～0.58)高于Ni-P合金,且随着氧化铝含量的增加先降低后增加,镀层的维氏硬度从502上升至764,磨损率从1.2×10_-14 m₃/(Nm)单调下降至3.2×10_-15 m₃/(Nm),镀层的主要磨损机理由粘着磨损逐步转变为磨粒磨损。     

TiN/Ag涂层在真空环境下的摩擦学行为

目的 银具有低的剪切强度,可以降低涂层的摩擦磨损,在TiN硬质涂层中引入软金属Ag,以期拓展其在摩擦学领域的应用范围.方法 采用多弧离子镀沉积技术,在SUS304不锈钢基底上成功制备了TiN/Ag复合涂层.利用扫描电子显微镜、纳米压痕仪、RST3划痕仪,分析了TiN/Ag涂层的微观结构和机械性能.利用CSM(大气)和H...     

Ti-Al-N 涂层的组织结构与摩擦学性能

目的采用多元等离子体注入与沉积(MPIIID)技术制备Ti-Al-N涂层,系统研究涂层的微观组织结构、力学性能与摩擦学特性。方法借助XRD,XPS,SEM和TEM等,观察分析Ti-Al-N涂层的微观组织结构与物相组成,采用纳米压入试验仪、布氏硬度试验仪、摩擦磨损试验仪和激光共聚焦显微镜等测试分析Ti-Al-N涂层的力学性能、膜基结合力和摩擦磨损性能。结果 Ti-Al-N涂层表现出较高的膜-基结合强度。Al元素掺杂诱发Ti-Al-N涂层发生严重晶格畸变。当Al原子数分数为6.18%时,Ti-Al-N涂层以c-TiAlN相结构为主,表现出超高硬度(达到39.83 GPa);随着Al元素含量增加,涂层中的软质h-TiAlN相结构增多,硬度随之下降。摩擦试验结果表明,低Al含量Ti-Al-N涂层的抗磨损能力良好,其主要磨损机制为磨粒磨损;高Al含量Ti-Al-N涂层的抗磨损能力较差,其主要磨损机制倾向粘着磨损。结论 MPIIID技术成功实现了Ti-Al-N涂层的低温制备与成分调控,低Al含量的Ti-Al-N涂层具有优良的力学性能和优异的抗磨损能力。     

Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层的制备与耐腐蚀性能研究

目的 制备具有不同电位差的多层阳极Ni-P/Ni-Zn-P复合镀层.方法 采用化学镀的方法,在Q235钢基体表面制备内层为低磷Ni-P合金、中层为高磷Ni-P合金、外层为Ni-Zn-P合金镀层的三层复合镀层.通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电化学工作站等仪器对复合镀层表面形貌、成分结构及腐蚀电位进行分析.结果 相较于低磷Ni-P镀层和高磷Ni-P镀层,Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层的晶胞大小均匀一致且胞与胞之间致密平滑.内层低磷Ni-P镀层断面厚度约为14.5μm,镍的质量分数约为96.5％,磷的质量分数为3.5％;中层高磷Ni-P镀层断面厚度约为17.6μm,镍的质量分数约为90.2％,磷的质量分数约为9.8％;Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层断面总厚度约为40μm,镍的质量分数约为80.7％,锌和磷的质量分数分别为7.6％和11.7％.在Tafel极化曲线中,Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层的腐蚀电流密度最小,为3.815×10-6 A/cm2,具有更好的耐蚀性.在模拟海水环境(5％NaCl溶液)中腐蚀220 h后,内层、中层组织腐蚀成片,出现孔洞且有点蚀,而Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层几乎没有腐蚀,只有部分区域出现点蚀,组织较为完整,说明三层镀层较单层、双层镀层具有更好的耐腐蚀性.结论 制备具有电位差的多层阳极Ni-P/Ni-Zn-P复合镀层具有更好的性能,且相较于内层单层、中层双层Ni-P合金镀层,其腐蚀速率也明显降低,耐腐蚀性能更好.     

化学镀Ni—P—SiC复合镀层的组织性能

对Ni-P-SiC化学复合镀层的组织性能进行了详细地研究。首先,用EDS-SEM研究了复合镀层的成分及形貌;用XRD分析了热处理后复合镀层的相组成,然后对复合镀层的硬度和耐磨性进行了系统的测定与分析。结果表明:镀液中适量的SiC及400C×1h热处理,可使复合镀层具有最大的显微硬度和最佳的耐磨性。     

不同h-BN含量Ni-P-WS2-BN化学镀层的组织结构及磨损性能

目的 通过化学镀共沉积技术在Ni-P-WS2镀层中引入六方氮化硼(h-BN)纳米粉末,以进一步提升其硬度和耐磨性,改善其摩擦学性能。方法 将六方氮化硼(h-BN)纳米粉末与二硫化钨(WS2)纳米粉末共沉积制备Ni-P-WS2-BN复合镀层,并对其进行400 ℃×1 h的惰性气氛热处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、摩擦磨损试验机等对镀层的化学成分、组织结构及摩擦学性能进行表征,考察h-BN用量及热处理对复合镀层的影响。结果 随着镀液中h-BN用量的增加,镀层中h-BN含量持续上升,镀层的表面粗糙程度先升高、后降低,胞块结构有致密化倾向,硬度由321HV0.1上升至522HV0.1,磨损率从1.82×10^–13 m³/(N.m)降至0.95×10^–13 m³/(N.m),平均摩擦因数介于1.61~2.00,且呈先降后升的趋势(h-BN用量为3.0 g/L时达到最小值)。经热处理后,镀层硬度可达457~822HV0.1,磨损率从1.24×10^–13 m³/(N.m)降至0.31×10^–13 m³/(N.m),平均摩擦因数降至0.93~1.29。复合镀层的磨损以磨粒磨损机制为主。结论 h-BN粉末的共沉积和400 ℃退火处理可显著提高复合镀层的硬度和耐磨性,大幅度降低摩擦因数和磨损率,改善复合镀层的综合性能。     

The Effect of Annealing on the Microstructure and Mechanical Properties of Electrodeposited Nickel

The following is an account of the fourth part of a general investigation into the causes and prevention of pitting in electrodeposited nickel carried out in the Research Department, Woolwich, for the Electrodeposition Research Committee of the Department of Scientific and Industrial Research, and in particular is supplementary to the preceding paper.*     

化学复合镀Ni-Mo-P/CeO2镀层结构与摩擦学性能研究

为研究CeO2稀土添加对Ni-Mo-P化学镀层结构及性能的影响,采用化学复合镀技术,在GH4169镍基高温合金表面制备Ni-Mo-P镀层、Ni-Mo-P/CeO2复合镀层,并对其进行400℃热处理。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）对镀层组织结构、元素组成、相结构进行分析。采用显微硬度计、纳米压痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪对镀层力学性能和摩擦学性能进行分析。结果表明:Ni-Mo-P镀层分布有典型的球状结构,为纳米晶和非晶混合的混晶态结构,结晶化程度只有16%。加入CeO2颗粒后Ni-Mo-P/CeO2复合镀层内分布有孔洞,镀层粗糙度增加,镀层结晶化程度提高至51%。400℃热处理后镀层内析出纳米晶Ni3P相,镀层结晶度增大,镀层内孔洞消失,组织致密度获得改善。添加CeO2颗粒使镀层的硬度有所降低,热处理可明显提高镀层的硬度;热处理后Ni-Mo-P镀层硬度从镀态的645HV上升至1378HV,Ni-Mo-P/CeO2复合镀层硬度由镀态的546HV提高至1141HV。400℃热处理可以明显提高镀层的耐磨性能;CeO2颗粒的添加提高了镀层的韧性,抑制了磨损过程中裂纹的产生,使得复合镀层具有优良的耐磨性能。     

摩擦电喷镀Ni–Co–MoS2复合镀层结构与摩擦学性能

采用摩擦电喷镀技术制备Ni–Co–MoS2 复合镀层,系统试验研究了复合镀层结构与摩擦学性能.结果表明,含MoS2微粒的复合镀层与基体结合良好,基质金属密实,无明显裂纹,MoS2微粒均匀地分散在镀层中,MoS2微粒的加入,可有效改善镀层的耐磨性.     

铝合金化学镀Ni-W-P三元合金组织及性能的研究

在铝合金表面化学镀Ni-W-P三元合金,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、差热分析（DTA）等测试手段对镀层的形貌、成分、组织结构及性能进行了研究。结果表明：镀层完全覆盖基体,表面由胞状物组成,光亮均匀,颗粒平均直径约为7μm。镀态时,镀层硬度达到HV610左右,属于均一单相体系,有较高的耐腐蚀性;若在380℃进行热处理,镀层中有Ni和Ni3P晶体析出,硬度达到HV920左右。环境温度较高时,W的沉积可阻碍Ni3P的析出,延滞Ni合金的晶化过程,使得Ni-W-P镀层比Ni-P镀层具有更好的热稳定性。     

光亮剂对化学镀镍磷工艺及其镀层性能的影响

研制开发了一种新型的化学镀镍光亮剂。试验结果表明，光亮剂在化学镀镍过程中没有参与反应，却对磷的沉积起到了积极的催化作用，显著地提高了镀层中的磷含量；当光亮剂的加入量达到5～6mL/L时，镀层中的磷含量可提高到35.63%～39.03%，同时可得到全光亮的镍-磷合金镀层，有效地改善了镀层的表面质量，且出光速度快，镀液稳定可靠。通过扫描电镜和X射线衍射对高磷镍-磷合金镀层的分析表明，镀层为非晶态结构。显微硬度，磨损率以及耐蚀性测试结果表明，镀态下镍-磷合金镀层的硬度，耐磨性和在10%盐酸中的耐蚀性随着光亮剂的增加而降低。     

杂质对化学镀Ag-SnO2粉末烧结组织及性能的影响

采用超声波化学镀的方法,在SnO2粉末表面包覆Ag,获得超细的Ag-SnO2复合粉末,并用粉末冶金工芝,制备出AgSnO2触头材料。研究中发现,粉末中存在的杂质导致AgSnO2材料的压力加工性能显著下降。通过金相组织及电子显微镜(SEM)的形貌观察、能谱成分分析（EDX)等手段,对烧结试样的组织进行了深入研究。结果表明：化学镀银时所用AgNO3中的杂质阻止了Ag-SnO2粉末在烧结过程的融合长大．导致粉末之间形成大量的孔洞及三角界面。使粉末之间结合力下降,材料的压力加工性能变差差。基于上述研究结果,制备出密度为9．98g/cm63,电阻率低至2.13μΩcm,并具有优异的加工性能的AgSnO2材料。     

银基钎料真空钎焊钛/钢接头组织与性能研究

采用Ag-28Cu银基钎料对钛/钢进行真空钎焊。研究钛/钢钎焊接头的拉剪强度、界面微观组织演变与断裂行为的特征,确定不同钎焊工艺对接头拉剪强度和成分分布的影响。结果表明,钛/钢结合界面形成不同的金属间化合物,如CuTi、CuTi_2、Cu_4Ti_3、FeTi等,并且接头微观组织对钎焊试样的拉剪强度有显著影响。接头最高拉剪强度可达100 MPa。不同钎焊条件下断口形貌发生变化,但断裂都是发生在钛/银基合金界面上。