纳米Al2O3/Ni梯度镀层的电镀工艺研究

在瓦特镀镍液中制备纳米Al2O3/Ni复合镀层,研究了阴极电流密度、纳米Al2O3加入量对镀层纳米Al2O3质量分数及镀层显微硬度的影响.采用恒电流电沉积工艺制备了纳米Al2O3/Ni梯度镀层,镀层显微硬度由内到外逐渐增加.磨损试验表明,在油润滑条件下,梯度镀层的耐磨性比普通复合镀层提高了150%.     

脉冲电刷镀Ni-Co镀层及其硬度的研究

目的优选脉冲参数,获得具有较高显微硬度的电刷镀Ni-Co合金镀层。方法采用脉冲电源制备电刷镀Ni-Co合金镀层,以显微硬度为性能指标,对比考察CoSO_4浓度、电压、频率和占空比对Ni-Co合金镀层的影响,并研究了最优工艺参数下Ni-Co-MoS_2复合镀层硬度随MoS_2浓度的变化情况。结果电刷镀Ni-Co合金镀层的显微硬度随镀液中CoSO_4浓度的升高先增大后减小,当CoSO_4质量浓度为40 g/L时,镀层硬度达到最大值597.4HV。在4~12 V范围内,电压的增大以及占空比的减小,会使镀层硬度增大。随着频率的增大,镀层硬度呈增大趋势;频率达到1200 Hz后,镀层硬度轻微下降。加入一定量MoS_2,复合镀层硬度先增后减。结论在CoSO_4质量浓度为40 g/L、电压12 V、频率1000 Hz、占空比0.5的条件下,制备出的镀层硬度最大。与未加MoS_2的电刷镀Ni-Co镀层相比,Ni-Co-MoS_2复合镀层硬度有所下降;随着MoS_2浓度增加,复合镀层硬度先增大后减小,当MoS_2质量浓度为20 g/L时,复合镀层硬度达到最大值547HV。     

占空比对高频脉冲电沉积( Ni-Co) / 纳米 Al2O3复合镀层的影响

采用高频脉冲电沉积法制备(Ni-Co)/纳米Al2O3复合镀层,研究了占空比对复合镀层沉积速率、成分、形貌及表面显微硬度的影响。结果表明:随着占空比由0.3提高至0.5,复合镀层的沉积速率增加,晶粒尺寸变大,表面变粗糙,并且Co含量降低,Ni含量增加,纳米Al2O3颗粒含量变化不明显,Co含量的降低导致硬度降低。     

电沉积方式对Cu—nanoAl2O3复合镀层组织结构和显微硬度的影响

用直流和单脉冲电镀法制备了Cu—nanoAl2O3复合镀层。通过扫描电镜观察了镀层的表面形貌,用X射线衍射仪分析了镀层的微观晶体结构,分别研究了影响直流和单脉冲纳米复合镀层显微硬度的各种因素。结果表明,与直流电镀方法相比,脉冲电镀方法使镀层晶粒尺寸变小,在T=24℃,Al2O3、粒子添加量25g／L、搅拌速度240r／min、阴极平均电流密度4A／dm^3条件下,直流电沉积Cu—nano Al2O3复合镀层硬度最大,在直流电镀工艺条件基础上选择频率为200Hz、工作比为0．3的单脉冲工艺条件制备的复合镀层硬度最大。     

电沉积方式对Cu-nanoAl_2O_3复合镀层组织结构和显微硬度的影响

用直流和单脉冲电镀法制备了Cu-nanoAl2O3复合镀层。通过扫描电镜观察了镀层的表面形貌,用X射线衍射仪分析了镀层的微观晶体结构,分别研究了影响直流和单脉冲纳米复合镀层显微硬度的各种因素。结果表明,与直流电镀方法相比,脉冲电镀方法使镀层晶粒尺寸变小,在T=24℃,Al2O3、粒子添加量25g/L、搅拌速度240r/min、阴极平均电流密度4A/dm2条件下,直流电沉积Cu-nanoAl2O3复合镀层硬度最大,在直流电镀工艺条件基础上选择频率为200Hz、工作比为0.3的单脉冲工艺条件制备的复合镀层硬度最大。     

Ni-P-α-Al2O3纳米复合电镀工艺研究

采用复合电镀技术,在黄铜表面制备高硬度的Ni-P-α-Al2O3纳米复合镀层,研究了阴极电流密度、纳米α-Al2O3添加量、镀液pH值、镀液温度和电镀时间对镀层硬度的影响。结果表明:当镀液温度为45℃,阴极电流密度为4A/dm2,镀液pH值为4.0,电镀时间为40min,镀液中纳米α-Al2O3的质量浓度为10g/L时,所得镀层均匀、细致、平滑,经适当热处理后,显微硬度可达到1 332HV。     

脉冲电沉积WC-Co-Ni镀层的制备及性能研究

目的提高WC-Co-Ni纳米晶复合镀层的综合性能。方法利用脉冲电沉积法制备WC-Co-Ni纳米晶复合镀层,分析镀层的结构、表面形貌及元素成分,测试镀层的显微硬度。对WC-Co-Ni纳米晶复合镀层和304不锈钢进行5%(质量分数)H2SO4溶液浸泡实验,计算腐蚀速率,对比其耐蚀性。结果当脉冲参数为阴极电流密度5 A/dm2、脉冲占空比50%、脉冲频率2000 Hz时,施镀2 h制备的WC-Co-Ni复合镀层为纳米晶结构。镀层表面平整、光亮,无裂纹,由立方晶型的Ni、六方结构的WC和立方晶型的Co组成,WC-Co颗粒均匀弥散在纳米晶Ni镀层内,且m(Ni)∶m(W)∶m(C)∶m(Co)=6∶2∶1∶1。WCCo纳米颗粒起到了促进形核的作用,晶粒尺寸大多分布在20 nm左右。WC-Co纳米颗粒对镀层起到了弥散强化作用,使复合镀层的显微硬度达到600HV。在浸泡腐蚀实验中,随着温度从20℃升高至80℃,复合镀层的腐蚀速率增加缓慢,20℃下的腐蚀速率仅为0.4192 mm/a,80℃下的腐蚀速率也低于20mm/a。结论脉冲电沉积法制备的WC-Co-Ni纳米晶复合镀层硬度高于传统的不锈钢材料,耐蚀性也优于304不锈钢,综合性能较好。     

占空比对氨基磺酸盐制备 Ni-TiN 纳米复合镀层性能的影响

目的进一步提高电沉积制备Ni-TiN纳米复合镀层的性能。方法选用氨基磺酸盐镀液体系,利用超声脉冲方法在3Cr13基体上电沉积Ni-TiN纳米复合镀层,研究占空比对纳米复合镀层TiN含量、表面形貌、显微硬度、微观结构的影响。结果随着占空比增加,镀层的硬度和纳米TiN含量先增加,后降低,镀层织构衍射强度增加,结晶度提高,衍射峰变窄。在占空比为0.2时,镀层TiN含量和硬度达到最大值,TiN质量分数为3.85%,硬度为580HV0.1,且镀层表面平整、致密。结论在一定的平均电流密度下,采用合适的占空比可以获得表面平整、致密的Ni-TiN纳米复合镀层。纳米TiN的共沉积影响了镍的结晶过程,不同占空比下制备的镀层中纳米TiN含量不同,引起了镀层晶格畸变,织构发生明显变化,性能改变。     

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。     

Ni-P-SnO_2复合镀层的制备及其性能

利用双脉冲电沉积技术在碳钢基体上制备了Ni-P-SnO2纳米复合镀层。以沉积速率、显微硬度及表面形貌为考察指标,获得制备Ni-P-SnO2纳米复合镀层的最优工艺条件:2g/L纳米SnO2、电流密度2A/dm2、镀液温度60℃、电镀时间30~40min、占空比20%~30%、频率100~150 Hz。通过SEM、XRD技术对Ni-P-SnO2复合镀层的表面形貌、相结构进行了表征;通过电化学测量技术对镀层的电化学行为进行了研究。结果表明:纳米复合镀层表面完整,没有明显的缺陷,纳米SnO2均匀地分布在Ni-P镀层中,硬度高,其耐蚀性能虽不及Ni-P镀层,缓蚀率也高达90%以上。     

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。     

Al2O3-TiO2对铝合金表面激光熔覆NiAl涂层组织性能的影响

目的 进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法 应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了NiAl合金涂层和NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al2O3-TiO2陶瓷相添加对NiAl熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果 Al2O3-TiO2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与NiAl熔覆层相比,在NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层中,具有较高硬度的Al3Ni、Al3Ni2硬质相含量增大。同时,高硬度Al2O3和良好韧性的TiO2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的显微硬度平均可达650HV0.2,相比NiAl涂层提高了300HV0.2;磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比NiAl涂层降低了35%。干摩擦条件下,NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论 在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。     

Microstructure and wear behaviour of pulse electrodeposited alumina nanoparticle reinforced Co–W nanocomposite coatings

Abstract

The microstructure and wear behaviour of alumina nanoparticle reinforced Co–W alloy coatings have been investigated for potential replacement of hard chrome coatings. The composite coatings were pulse electrodeposited on steel substrates using a citrate bath. The effects of current density, in the range of 1–9 A dm^?2, on the particle reinforcement, phase/microstructure, microhardness, and wear properties of the coating have been studied. The coatings codeposited with current density of 5 A dm^?2 at 333 Hz pulse frequency and 33% duty cycle exhibited microhardness comparable to hard chromium coatings.     

电刷镀镍基Al2O3复合镀层组织和性能的研究

应用复合电刷镀技术制备了含有Al2O3陶瓷颗粒的镍基复合镀层,对复合镀层表面形貌进行了研究,对镀层的显微硬度和摩擦磨损性能进行了测试,并分析了Al2O3对镀层磨损性能的影响.结果表明,细小的Al2O3陶瓷颗粒复合镀层较快速单一镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性.     

NiCl2 含量对电沉积 Ni-纳米 TiN 复合镀层过程的影响

目的针对氨基磺酸镍体系镀镍液,优化活化剂NiCl2的用量,提高Ni-纳米TiN复合镀层的性能。方法采用超声-脉冲电沉积工艺制备Ni-纳米Ti N复合镀层,研究NiCl2含量对镀液的电导率及复合镀层的厚度、显微硬度、表面微观形貌等的影响。结果镀液的电导率及复合镀层的厚度、显微硬度均随NiCl2含量的增加呈现先增大、后减小的变化趋势。当NiCl2的用量为30 g/L时,镀液的导电性能最佳,电导率值为61.3 m S/cm,复合镀层的厚度及显微硬度均达到最大值,分别为84μm和760HV,并且复合镀层表面平整光滑,晶粒尺寸最小。结论 NiCl2含量对镀液及复合镀层的性能有很大影响,适量的NiCl2可以防止阳极钝化,提高镀液的导电能力及沉积速率,使复合镀层的厚度增加,显微硬度提高,晶粒细化,微观形貌获得改善,性能提高。适宜的NiCl2用量为30 g/L。     

摩擦喷射纳米Al2O3/Ni复合镀层的组织形貌及其性能研究

采用摩擦喷射电沉积工艺制备了纳米Al2O3／Ni复合镀层，考察了该镀层的表面和断面形貌，并对镀层性能进行了测试分析。研究表明，摩擦喷射纳米Al2O3／Ni复合镀层表面较为平整，镀层与基体结合紧密。一次性镀覆厚度达到1．40mm，远高于电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层（0．35mm），镀层硬度达到650HV。在试验条件下，该镀层的耐磨性是摩擦喷射Ni镀层的1．44倍，是纳米Al2O3／Ni刷镀层的1．15倍，摩擦因数也低于摩擦喷射Ni镀层和电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层。     

B4 C 含量对等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 -B4 C复合涂层力学性能的影响

目的提高等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的摩擦性能。方法采用离心喷雾造粒、化学冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3和NiCoCrAlY/B4C复合粉体,通过等离子喷涂技术制备NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层。对涂层的显微结构、结合强度和显微硬度进行表征,研究B4C含量对等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层力学性能的影响。结果 Al2O3和B4C颗粒包覆了致密的NiCoCrAlY合金层,包覆层厚约3~5μm。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层结构致密,各层间结合良好。随着B4C含量的增加,复合涂层的显微硬度逐渐增大,结合强度逐渐降低,当B4C质量分数达到30%时,涂层的显微硬度比未添加B4C时提高了1.4倍,结合强度比未添加B4C时降低了26%。涂层在拉伸试验中发生了典型的脆性断裂,断裂位置发生在涂层内部。结论向等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层中添加B4C,可显著提高涂层的显微硬度,但会使涂层的结合强度有一定程度降低。