脉冲电沉积工艺对镍镀层结构与硬度的影响

为了优化脉冲电镀镍工艺,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和显微硬度仪研究了脉宽、脉间、峰电流密度对镀层的晶粒尺寸、表面形貌、晶体取向和硬度的影响.结果表明,保持峰电流密度和脉间不变,镀层的晶粒尺寸随着脉宽的增加先减小后增加.当脉宽由0.1ms增至8ms,晶体取向由(111)织构向(200)织构转变.保持峰电流密度和脉宽不变,当脉间的增加,晶粒尺寸增大,但晶体的取向不变.增加峰电流密度能够显著降低镀层的晶粒尺寸.当峰电流密度由0.2A/cm2增至2.0A/cm2,晶体取向由随机态向强的(200)织构转变.镀层的硬度与镀层的晶粒尺寸有关,晶粒尺寸较大时,服从Hall-Petch关系,晶粒尺寸较小时,产生纳米效应,反Hall-Petch关系.因此,脉宽、脉间、峰电流密度均能显著影响镀层的显微硬度.     

超声-射流电沉积Ni/Co-TiN纳米镀层的工艺参数优化及性能研究

为提升40Cr钢的力学性能,采用超声-射流电沉积法在其表面制得Ni/Co-TiN纳米镀层。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）测试镀层的表面形貌、元素组成及相结构,并采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站对镀层显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能进行测试。随着镀液中TiN纳米粒子浓度、射流速度或超声波功率的增大,Ni/Co-TiN纳米镀层的显微硬度均呈现先提高后降低的变化趋势。由正交试验结果可知,镀层制备的最优工艺参数组合为：射流速度4 m/s,超声波功率120 W,TiN纳米粒子浓度10 g/L。该工艺参数组合下制备的Ni/Co-TiN纳米镀层的表面形貌平整致密,Ni/Co晶粒尺寸得到明显细化,TiN粒子弥散分布其中;镀层的显微硬度高达689.82 HV,其摩擦系数较小且磨损失重较少,镀层自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.338 V和2.13×10^-6 A/cm²。     

脉冲电沉积CeO2-SiO2／Ni—W-P纳米复合镀层性能研究

为了探讨脉冲参数对CeO2-SiO2/Ni-W-P四元纳米复合镀层性能的影响,采用脉冲沉积的方法,在普通碳钢表面制备了CeO2-SiO2/Ni-W-P纳米复合镀层.在脉冲关断时间1 000μs和脉冲峰值电流密度30 A/dm2下,研究了脉冲导通时间对纳米复合镀层组织及性能的影响,采用能谱分析、硬度测试、扫描电镜(SEM)等技术对镀层化学组成、沉积速率、显微硬度和表面形貌进行了表征.结果表明,纳米复合镀层中CeO2和SiO2颗粒的质量分数随着脉冲导通时间的延长而增加,当脉冲导通时间为400～600μs时,沉积速率为32.33～38.22μm/h,显微硬度为609～674 HV;脉冲导通时间由100μs增加到400μs时,纳米复合镀层晶粒尺寸降低,但当脉冲导通时间再由400μs增加到1000μs时,纳米复合镀层晶粒尺寸又有所增加.     

硫代硫酸盐无氰镀银工艺

无氰镀银是电镀银的发展方向,目前仍存在许多问题.采用硫代硫酸盐无氰镀银工艺,分别以AgNO3和AgBr为主盐进行镀银,研究了主盐含量、电流密度对镀层表观质量、沉积速率、显微硬度的影响,测量了镀层结合强度、晶粒尺寸,确定了2种体系制备镀层的最佳工艺.结果表明:AgNO3体系AgNO3最佳用量为40 g/L,最佳电流密度为0.25 A/dm2,制备的镀层光亮平整,晶粒尺寸为35 nm;AgBr体系AgBr最佳用量为30 g/L,最佳电流密度为0.20 A/dm2,制备的镀层光亮平整,晶粒尺寸为55 nm;与AgBr体系相比,AgNO3体系适宜电镀的电流密度范围较宽,制备的镀层显微硬度较大,晶粒尺寸小;2种体系制备的镀层均为纳米晶.     

电流密度对自动化电刷镀Ni镀层组织结构和性能的影响

为提高电沉积镀层质量和自动化程度,开发了新型的自动化电刷镀技术。利用扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜、X射线应力测试仪、数显显微硬度计和显微磨损试验机考察了不同电流密度下制备的电刷镀Ni镀层的组织结构和性能,并与电镀Watts Ni对比。结果表明,应用电刷镀制备的镍镀层组织平整致密,无针孔、麻点等缺陷;随着电流密度从4A/dm2增加到16A/dm2,电刷镀Ni镀层的(111)面择优取向逐渐降低,(200)面择优取向逐渐增加,镀层的晶粒尺寸和应力逐渐增大,硬度约在500～600HV之间波动,镀层磨损失重由6.8mg降低到5.2mg。     

喷射电沉积Ni-Al2O3纳米复合镀层的组织及性能

利用喷射电沉积工艺制备了Ni-Al2O3纳米复合镀层,分析了纳米Al2O3颗粒添加量、阴极电流密度以及电解液喷射速度对复合镀层中纳米颗粒含量的影响,采用扫描电镜(SEM)以及X-射线衍射仪对复合镀层的微观形貌进行了分析,研究了复合镀层中纳米颗粒含量对其显微硬度、结合强度、耐腐蚀性的影响。结果表明,镍沉积层具有纳米晶微观结构,平均晶粒尺寸约为50nm;纳米Al2O3颗粒在沉积层中的含量可达12.2at%;随Al2O3含量的提高,镀层显微硬度逐渐提高,结合强度和耐腐蚀性先提高后有所降低。     

电泳-电沉积Ni-Al2O3纳米复合层的微观结构及性能

为了改善纳米复合镀层的物理、力学性能,以电泳-电沉积工艺制备了具有较高纳米Al2O3含量的Ni-Al2O3纳米复合镀层.用SEM、TEM、显微硬度计等对复合镀层的表面微观形貌、显微硬度以及耐磨性能进行了分析;探讨了电泳液中α-Al2O3微粒浓度、电沉积电流密度对复合镀层表面微观形貌、显微硬度及其与基体的结合力的影响.结果表明:α-Al2O3纳米粒子弥散分布于镀层之中,并对基质金属晶粒产生细化作用;电泳液中α-Al2O3微粒浓度对复合镀层表面微观形貌影响较大,电沉积电流密度对微观形貌无明显影响;随着电泳液微粒浓度和电沉积电流密度的增大,复合镀层显微硬度均呈下降趋势,在电泳液微粒浓度8 g/L,电沉积电流密度0.5A/dm2时,复合镀层具有最大显微硬度442 HV,较纯镍镀层有明显提高.镀层中微粒体积分数约为30％时,镀层的耐磨性能及与基体的结合性能最为优异.     

超声功率对多场耦合作用下脉冲电沉积Ni-ZrO_2纳米复合镀层性能的影响

超声作为解决纳米粒子团聚的有效方法之一,将其引入到磁场-脉冲电沉积中,在磁场-超声耦合作用下脉冲电沉积成功制得了Ni-ZrO_2纳米复合镀层。本工作系统地研究了超声功率对Ni-ZrO_2纳米复合镀层表面形貌、ZrO_2含量、组织结构、显微硬度、耐磨性、耐蚀性能的影响。结果表明,未施加超声时,镀层中ZrO_2含量为6.43%(质量分数),显微硬度为384HV。超声功率从0 W增大到320 W时,复合镀层的性能呈先上升后下降的趋势。当超声功率为240 W时,Ni-ZrO_2纳米复合镀层表面平整致密,晶粒细化,镀层中ZrO_2含量为15.2%(质量分数),显微硬度为494HV,磨损后的表面较光滑,并具有良好的耐蚀性。     

纳米SiC浓度对Ni/纳米MoS_2基复合镀层结构和耐磨性能的影响

采用双脉冲复合电镀技术,在瓦特型镀液中,制备含纳米SiC的Ni/MoS2基复合镀层。研究纳米SiC浓度对复合镀层微观形貌、组织结构、显微硬度和摩擦性能的影响。结果表明:镀液中添加纳米SiC后,Ni/MoS2复合镀层的微观形貌产生明显的变化,随镀液中SiC浓度的增加,复合镀层表面致密度提高;镀液中纳米SiC浓度在1.0~1.5g/L时,组织由Ni+MoS2+SiC组成;纳米SiC为1.5g/L时,显微硬度达到最大,为505HV,摩擦因数为0.28,分别为纯Ni/MoS2的1.6倍和1/2。复合镀层的磨损机制以磨料磨损为主。     

Ni/纳米Y2O3复合刷镀层的组织结构与摩擦磨损特性

添加纳米颗粒的复合镀层较常规单相镀层具有更优异的性能。采用电刷镀技术在2Cr13不锈钢表面制备了Ni/纳米Y2O3复合镀层,研究了纳米Y2O3含量对复合镀层的形貌、成分、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:与纯镍镀层相比,复合镀层表面更为平整致密;随着镀液中纳米Y2O3含量的提高,复合镀层的硬度呈现先升高后降低的趋势;当纳米Y2O3颗粒含量为15 g/L时,复合镀层的晶粒最为细小,硬度达到极大值,摩擦系数(0.20)明显低于快速镍镀层(0.38),磨损面的黏着和撕裂现象大大减轻,表现出良好的摩擦磨损性能。     

添加SeO2对电沉积纳米晶Cu的影响

采用扫描电镜、X射线衍射等方法,研究了SeO2作为添加剂对直流电沉积纳米晶Cu表面形貌、微观结构和硬度的影响.结果表明,加入O.02 g/L SeO2可使沉积层表面平整致密,沉积Cu层的(111)晶面择优取向程度上升,晶粒尺寸减小至27.9 nm左右,显微硬度升至277 HV,约为粗晶铜硬度的6倍.     

纳米TiC颗粒对Ni-TiC复合镀层组织与性能的影响

采用双脉冲复合电镀技术,在瓦特型镀液中,制备含微-纳米TiC颗粒的Ni基复合镀层。研究镀液中纳米TiC添加量对复合镀层微观形貌、组织结构、硬度、摩擦和抗氧化性能的影响。结果表明:镀液中添加纳米TiC后,Ni-TiC复合镀层表面出现团聚、致密度降低,复合镀层的组织为Ni和TiC;随镀液中纳米TiC添加量的增加,复合镀层的显微硬度呈先增后降的趋势,而摩擦因数则先降后升;当纳米TiC颗粒添加量为6.0g/L时,复合镀层显微硬度最大,为445HV,摩擦因数较小,为0.22,磨损机制以磨料磨损为主;在900℃,100h氧化条件下抗氧化性能最佳,氧化增重为6.828mg/cm~2,为微米复合镀层的0.5倍。     

汽车缸套表面磁场辅助电沉积Ni-SiC纳米复合镀层研究

在汽车缸套表面使用磁场辅助电沉积法制备Ni-SiC纳米复合镀层。利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)对Ni-SiC纳米复合镀层的表面结构及成分进行研究。当镀液中SiC含量为6 g/L时,SiC纳米粒子团聚倾向最小,Ni-SiC纳米复合镀层表面平整、紧密。当SiC纳米颗粒含量为6 g/L时,Ni-SiC纳米复合镀层表面颗粒粒径进一步减小,并均匀分布于镀层表面。XRD分析可知,在汽车缸套表面镀层中存在Ni晶粒和SiC粒子。当镀液中SiC纳米颗粒含量为6 g/L时,Ni-SiC镀层中Ni晶粒和SiC粒子的平均晶粒尺寸分别为50.62 nm和39.32 nm。     

磁场强度对铜基电沉积Ni-ZrO_2复合镀层性能的影响

利用磁场-超声电沉积技术在铜基体上制备Ni-ZrO_2复合镀层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站,研究了磁场强度对Ni-ZrO_2复合镀层的微观表面形貌、织构组织、纳米粒子含量、显微硬度和电化学性能的影响。结果表明,随着磁场强度的增加,复合镀层ZrO_2复合量、显微硬度呈现先增加后减小的趋势,而基体晶粒尺寸和磨损量与之相反。磁场强度为0.4 T时,复合镀层ZrO_2复合量为3.96%(质量分数),晶粒尺寸为17.47 nm,显微硬度为420HV。电场与磁场垂直时产生的磁流体力学效应促进了镀层中ZrO_2纳米粒子含量,可细化复合镀层基体晶粒,提高复合镀层显微硬度。Ni-ZrO_2复合镀层耐磨性能优异,其磨损量和摩擦系数表现最小。同时,根据极化曲线和阻抗曲线分析数据,复合镀层电化学性能最优。     

工艺参数对脉冲电沉积Ni-TiN纳米镀层微观组织和性能的影响

电沉积技术是一种方便、高效、低成本制备金属基纳米镀层的方法,其工艺参数直接决定金属基纳米镀层的微观组织及性能。为系统研究电沉积工艺参数对金属基纳米镀层表面形貌、显微组织、力学性能及耐磨损性能的影响规律,本实验采用脉冲电沉积制得Ni-TiN纳米镀层,并利用透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机研究了工艺参数对Ni-TiN纳米镀层的显微结构、显微硬度和性能的影响。结果表明,当电流密度为4A/dm~2时,Ni-TiN纳米镀层的显微硬度为984.7HV,TiN微粒复合量为8.69%(质量分数)。采用不同脉冲频率制得的Ni-TiN纳米镀层,其晶面原子呈现不同方向的面心立方晶格结构。当脉冲频率为200Hz时,Ni-TiN纳米镀层中Ni和TiN的平均粒径分别为87.2nm和34.6nm。当脉冲占空比为20%时,Ni-TiN纳米镀层的显微硬度为980HV,其平均磨损量为7.56mg/mm2。     

铜基纳米Al2O3复合刷镀层组织形貌及耐磨性研究

在紫铜基体上分别制备了普通快速铜镀层和纳米Al2O3/快速铜复合刷镀层,采用扫描电镜、金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损实验机对比研究了两种镀层的表面形貌、截面组织形貌、显微硬度和耐磨性。结果表明,纳米Al2O3颗粒的加入显著改变镀层组织形貌与性能。与普通快速铜镀层相比,纳米铜基复合刷镀层表面平整,组织更加细化致密,显微硬度增大,摩擦系数降低,减弱了磨损面的犁削效应和粘着效应,耐磨性优于普通快速铜镀层。     

脉冲电沉积纳米晶镍沉积层的力学性能研究

为了提高镍沉积层的显微硬度和抗拉强度,采用传统的Watt镀液通过脉冲电沉积制得纳米镍沉积层.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)方法分析了沉积层的表面形貌、织构和晶粒大小与脉冲参数的关系.分析表明,微观形貌为胞状结构,平均晶粒尺寸为10.3 nm;随着占空比减小,晶粒得以细化.研究了脉冲参数对纳米镍镀层显微硬度、抗拉强度的影响,最大显微硬度达到591 HV,最大拉伸强度达900MPa,分别为直流镍镀层的4.0和1.4倍;热处理试验表明,200℃热处理有利于提高镍镀层的显微硬度.     

Ni-ZrO_2-CeO_2二元纳米复合镀层摩擦磨损及耐蚀性研究

利用超声-脉冲电沉积法在45钢基体上制备了纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层和Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层,对比研究了3种镀层的表面形貌、显微硬度、摩擦磨损及耐蚀性能。结果表明与纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层相比,Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层表面最光滑且晶粒最细小,表面显微硬度最高为494.18 Hv0.1;在施加载荷50N、转速300r/min、磨擦时间3min的磨损条件下磨损量最小为2.6mg且摩擦系数最小为0.285;在常温3.5%NaCl溶液腐蚀条件下腐蚀速率最低为0.060383mm/year,表面腐蚀特征不明显。镀层中共沉积的纳米ZrO_2、CeO_2颗粒充分发挥了二元纳米粒子协同生长的优势,使得镀层金属晶粒更加细化,表面更加平滑光整,镀层的耐腐蚀性能得到提高。     

相对运动速度对电刷镀镍镀层组织结构和性能的影响

采用新型的内孔电刷镀技术对失效的发动机缸套内表面进行了再制造。利用SEM,XRD,TEM,显微硬度计和CETR显微磨损试验机,考察了不同相对运动速度下电刷镀镍镀层的组织结构和性能,并与传统电镀Watts Ni进行了对比。结果表明:镍镀层均为面心立方结构,但电镀Watts Ni镀层表面粗糙,择优取向为(200)面,而应用电刷镀制备的镍镀层表面平整致密,无针孔、麻点等缺陷,择优取向为(111)面。随着相对运动速度从0.25m/s增加到1.00m/s,电刷镀层的(200)面择优取向逐渐降低,而(111)面择优取向逐渐增大;镀层的硬度由HV420增大到HV600,镀层的磨损失重由8.7mg降低到6mg。     

Ni-α-Al2O3纳米复合电镀工艺的优选及镀层的硬度和耐蚀性

为了提高Ni-Al2O3纳米复合电镀层的硬度和耐蚀性,以正交试验对镀液温度、电流密度、α-Al2O3纳米粒子质量浓度等因素进行了优选,采用扫描电镜、能谱仪、硬度仪及电化学工作站分别研究了镀层的微观形貌、能谱、硬度和耐蚀性。获得了最优工艺条件:镀液温度65℃,阴极电流密度2 A/dm2,Al2O3加入量为10g/L;在此工艺条件下所得Ni-α-Al2O3纳米复合镀层晶粒细小、表面平整、光滑,显微组织致密、均匀,镀层的硬度及耐蚀性比纯镍镀层均有显著提高。