柠檬酸体系复合化学镀镍-磷-纳米二氧化钛稳定剂的研究

以镀液稳定性、纳米TiO_2在镀液中的分散性、沉积速率、镀层孔隙率和显微硬度为评价指标,研究了硫脲、碘酸钾以及苯并三氮唑对Ni-P-纳米TiO_2复合化学镀的影响。镀液配方和工艺为:NaH_2PO_2·H_2O 32g/L,NiSO_4·6H_2O26g/L,一水合柠檬酸20g/L,CH_3COONa·3H_2O 15 g/L,表面活性剂20~40 mg/L,纳米TiO_2 1~2 g/L,温度(88±1)℃,pH 4.8±0.2,时间1 h。结果表明:苯并三氮唑不适合作为本体系的稳定剂;硫脲作为稳定剂时的最佳用量为2.5~3.0 mg/L,碘酸钾作为稳定剂时的最佳用量为75~90 mg/L。     

丁二酸对化学镀Ni-P-纳米TiO_2复合镀层性能的影响

研究了丁二酸对化学镀Ni-P纳米TiO_2复合镀层性能的影响。镀液组成及工艺条件为:NaH_2PO_2·H_2O 32g/L,NiSO_4·6H_2O 26g/L,一水合柠檬酸20g/L,CH_3COONa·3H_2O 15g/L,十二烷基苯磺酸钠40 mg/L,纳米TiO_2微粒0.6~1.5g/L,丁二酸4~24 mg/L,温度(88±1)°C,pH值4.8±0.2,时间1h。加入适量的丁二酸,能够提高镀液的稳定性,加快沉积速率,提高镀层中磷的质量分数、显微硬度及耐蚀性。丁二酸的最佳质量浓度为2g/L。     

复合电刷镀镍–钨–钴–纳米碳化硅及其性能

采用电刷镀工艺在45钢表面制备了Ni-W-Co-n-Sic(纳米碳化硅)复合镀层,镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·7H_2O 393 g/L,Na_2WO_4·2H_2O 23 g/L,H_3BO_3 31 g/L,柠檬酸42 g/L,Na_2SO_4 6.5 g/L,CoSO_4·7H_2O 3 g/L,NaF 5g/L,n-SiC 0~30 g/L,温度25~45℃,pH 1.4~2.4,电压5~7 V,镀笔速率0.8 m/s,时间25 min。以Ni-W-Co合金镀层的外观为指标,筛选得到较适合的复合电刷镀电压为6 V。研究了镀液n-SiC含量对镀层的组织结构、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,镀液中n-SiC含量为15~25 g/L时,可以获得颗粒均匀分布、无微裂纹的Ni-W-Co-n-SiC复合镀层。随镀液中n-SiC含量增大,复合镀层的晶化程度、Ni固溶度和显微硬度均提高,耐磨性改善,但摩擦因数的变化不大。     

pH对化学复合镀镍–磷–聚四氟乙烯性能的影响

考察了pH对45钢上化学复合镀Ni–P–聚四氟乙烯(PTFE)沉积速率和镀层孔隙率、磷含量、表面形貌、耐蚀性、显微硬度和摩擦因数的影响。镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 25 g/L,NaH_2PO_2·H_2O 30 g/L,无水乙酸钠20 g/L,柠檬酸20 g/L,硫脲2 mg/L,氟碳型表面活性剂18 mg/L,PTFE 1.0 g/L,温度85℃,时间1 h。pH为5.0时,沉积速率为15.93μm/h,所得为高磷(质量分数8.34%)复合镀层,其显微硬度为163.3 HV,摩擦因数0.25,能耐中性盐雾腐蚀24.5 h。     

稳定剂对中温化学镀镍–磷合金的影响

以镀液稳定性、沉积速率、镀层磷含量和光泽度为评价指标,研究了硫酸铜、硫酸高铈和硫脲各自作为稳定剂时对45钢上中温化学镀镍的影响。镀液的基础配方和工艺条件为:NaH_2PO_2·H_2O 28 g/L,Ni SO4·6H_2O 26 g/L,C_6H_8O_7·H_2O 12 g/L,CH_3COONa·3H_2O 15 g/L,十二烷基磺酸钠(SDS)10 mg/L,丁二酸3 g/L,pH 5.2±0.2,温度(75±2)°C,时间1 h。采用硫酸铜作为稳定剂时,镀层的光泽度最好,但沉积速率较慢;采用硫脲作为稳定剂时,镀液稳定性最好,沉积速率最快,但镀层光泽度较低;采用硫酸高铈作为稳定剂时,化学镀镍的效果不佳。将6 mg/L CuSO_4·5H_2O与2 mg/L硫脲复配时,镀液稳定性最好,沉积速率为15.72μm/h,可获得光泽度为171.3 Gs、表面平滑、结晶细致的中磷化学镀镍层。     

ZrO_2添加量对镍–钴–二氧化锆复合镀层微观结构和性能的影响

在由80 g/L Ni(NH_2SO_3)_2·4H_2O、12 g/L Co(NH_2SO_3)_2·4H_2O和40 g/L H_3BO_3组成的基础镀液中加入ZrO_2纳米粒子(平均直径50 nm),通过超声辅助电沉积法制备了Ni–Co–ZrO_2复合镀层,工艺条件为:pH 4.0,电流密度5 A/dm~2,温度50℃,超声功率240 W,极间距40 mm。研究了ZrO_2添加量对Ni–Co–ZrO_2复合镀层的微观结构、显微硬度、耐磨性和热稳定性的影响。ZrO_2纳米粒子的引入使所得复合镀层的表面更加平整、致密,镀层中Ni–Co合金的固溶体结构未发生变化,只是晶粒的择优取向和生长改变。当镀液中ZrO_2添加量为10 g/L时,所得Ni–Co–ZrO_2复合镀层具有较高的显微硬度以及较好的耐磨性和热稳定性。     

镀液中石墨烯添加量对镍-石墨烯复合电镀层微观结构和耐磨性的影响

为提高巴氏合金的耐磨性,将石墨烯作为增强相添加到由240g/L NiSO_4·6H_2O、45 g/L NiCl_2·6H_2O、30 g/L H_3BO_3、20 g/L Na_2SO_4和0.1 g/L十二烷基苯磺酸钠组成的镀镍液中,在ZSnSb8Cu4合金上电沉积得到镍-石墨烯复合镀层。采用扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验仪考察了镍-石墨烯复合镀层的表面形貌、组织结构和耐磨性。结果表明,复合电沉积镍-石墨烯能够有效提高巴氏合金基体的耐磨性,而镀液中石墨烯添加量的增大能使镀层晶粒细化,显微硬度升高,摩擦因数和磨损率减小。当镀液中石墨烯的质量浓度为400 mg/L时,镍-石墨烯复合镀层的显微硬度较高,耐磨性最优。     

含硫稳定剂对纳米Ni-P-TiO_2复合镀层形貌与性能的影响

以镀液稳定性、沉积速率、镀层孔隙率、显微硬度和耐蚀性为评价指标,研究了硫代硫酸钠、2-巯基苯并噻唑以及DL-半胱氨酸三种稳定剂对Ni-P纳米TiO_2复合化学镀的影响,研究所采用的基础镀液配方及工艺条件为:26 g/L六水合硫酸镍,32 g/L次亚磷酸钠,15 g/L乙酸钠,20 g/L一水合柠檬酸,10~30 mg/L表面活性剂,1~2 g/L纳米TiO_2,θ为(88±1)℃,pH为4.8±0.2,反应t为1 h。结果表明,硫代硫酸钠对镀层耐蚀性、显微硬度和镀液稳定性的效果都较差,不适合作为本体系的稳定剂;DL-半胱氨酸作为稳定剂时虽然对镀层显微硬度和沉积速率比2-巯基苯并噻唑稍好,但镀液稳定性和镀层耐蚀性不佳。实验表明2-巯基苯并噻唑更适合作为本体系稳定剂,且作为稳定剂时的最佳用量为6.0 mg/L,在该用量下,镀层的沉积速率可达144.6 g/(m^2·h),镀层孔隙率为1.5个/cm^2,显微硬度可达682.5 HV。     

脉冲电沉积铜-锡-镍-聚四氟乙烯复合镀层的组织结构和摩擦学性能

采用脉冲电沉积法在碳素工具钢表面制备Cu-Sn-Ni-PTFE复合镀层。镀液配方和工艺为:K_4P_2O_7·3H_2O 266.5 g/L,Cu_2P_2O_7·4H2O 20 g/L,NiSO_4·4H_2O 0.06~0.14 mol/L,KNaC_4H_4O_6·4H_2O 31.6 g/L,Na_2SnO_3·3H_2O 40 g/L,KNO_3 40 g/L,Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 20 g/L,PTFE 10 g/L,pH 9.5~10.0,温度35~40℃,电流密度2.5 A/dm~2,脉冲频率3 000 Hz,占空比60%,转速100 r/min,时间1 h。研究了镀液中Ni~(2+)浓度对复合镀层表面形貌、组成、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,镀液中Ni~(2+)浓度为0.1 mol/L时,Cu-Sn-Ni-PTFE镀层表面均匀、致密,显微硬度高达391 HV,耐磨性最好。     

电镀制备镍–碳化钨复合电极及其抗电蚀性能

采用复合电镀工艺在纯铜棒表面制备了Ni–WC复合镀层。镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 250~300 g/L,NiCl_2·6H_2O 40~50 g/L,H_3BO_3 30~45 g/L,十二烷基硫酸钠0.05 g/L,WC微粒(平均粒径400 nm)25~45 g/L,温度30~50°C,电流密度2.0~4.0 A/dm2,时间4 h。研究了WC添加量、阴极电流密度及镀液温度对Ni–WC复合镀层的WC含量和显微硬度的影响。WC添加量为35 g/L,镀液温度为40°C和阴极电流密度为3.0 A/dm~2,所得Ni–WC复合镀层的厚度为103μm,WC质量分数为29.95%,显微硬度为322.4 HV。分别采用Ni–WC复合电极、纯铜电极和纯镍电极为工具电极,对W_7Mo_4Cr_4V_2Co_5高速钢进行电火花加工。结果表明,最佳工艺下制备的Ni–WC复合电极的损耗率分别为纯铜电极和纯镍电极损耗率的72%和62%。     

TiO2纳米粒子对低磷化学复合镀Ni-P合金的影响

以不锈钢为基体,采用化学镀方法制备Ni-P合金,然后在镀液中添加TiO_2纳米粒子制备出低磷化学复合镀Ni-P合金,以镀层硬度、孔隙率、磷含量、沉积速率等为评价指标,研究了TiO_2纳米粒子对低磷化学复合镀Ni-P合金的影响。结果表明,镀液中添加纳米TiO_2后,镀层硬度增大、孔隙率降低、磷含量增加。TiO_2纳米粒子的最优添加量是0.50 g/L。     

复合化学镀镍–磷–多壁碳纳米管层及其摩擦磨损行为

在45钢上制得复合化学镀镍–磷–多壁碳纳米管(MWNTs)镀层,镀液配方及工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 30 g/L,NaH_2PO_2·H_2O 25 g/L,乙酸钠15 g/L,柠檬酸钠15 g/L,乳酸25 mg/L,醋酸铅15 mg/L,MWNTs 1 g/L,柠檬酸0.5 g/L,pH 4.5~4.7,温度(85±1)℃,搅拌速率200 r/min,时间2 h。利用扫描电镜、X射线衍射仪分析了复合镀层的表面形貌和结构,并采用多功能材料表面性能测试仪对复合镀层的摩擦磨损行为进行研究。结果表明,Ni–P–MWNTs复合镀层是非晶结构,MWNTs均匀地嵌埋在基质镀层中,使得Ni–P–MWNTs复合镀层的显微硬度和耐摩擦磨损性能得到显著提高。     

镍–二氧化锆复合电沉积工艺优化及其对钢表面的毛化效果

在钢试片上复合电沉积Ni–ZrO_2,使微米级的ZrO_2颗粒镶嵌在镍镀层中而形成具有一定粗糙度的表面。通过正交试验研究了NiSO_4·6H_2O、ZrO_2和十二烷基硫酸钠(SDS)添加量,电流密度和温度对Ni–ZrO_2复合镀层耐蚀性、显微硬度和粗糙度的影响。结果表明,电流密度对镀层耐蚀性的影响最大,温度对镀层粗糙度的影响最大。综合考虑Ni–ZrO_2复合镀层的显微硬度、耐蚀性和粗糙度3个指标,得到复合电沉积Ni–ZrO_2的最优工艺为:NiSO_4·6H_2O 280 g/L,NiC_(12)·6H_2O 30~60 g/L,H_3BO_3 30~40 g/L,ZrO_2 30 g/L,SDS 120 mg/L,1,4-丁炔二醇和糖精适量,电流密度3 A/dm2,温度45°C。在最优工艺条件下,Ni–ZrO_2复合镀层的耐蚀性最好,显微硬度为587.3 HV,粗糙度为14.327 4μm,比钢试片高一个数量级左右。     

电沉积制备泡沫镍/镍–硫–二氧化钛复合电极及其析氢催化活性

以泡沫镍为基体,利用电沉积法制备Ni–S–TiO_2多孔复合电极,镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 180~250 g/L,H_3BO_3 35~40 g/L,硫脲100~150 g/L,TiO_2纳米微粒(粒径约为20 nm)5~20 g/L,表面活性剂0.1 g/L,pH 3.5~4.0,温度45°C,电流密度30 mA/cm~2,机械搅拌速率250~300 r/min,时间30 min。研究了镀液中TiO_2添加量对复合电极析氢活性的影响。采用扫描电镜和X射线衍射仪表征了Ni–S–TiO_2复合电极的表面形貌和晶态结构。利用阴极极化曲线和电化学阻抗谱测试研究不同电极在1 mol/L NaOH溶液中的析氢催化活性,并通过计时电位法研究电极的稳定性。结果表明,Ni–S–TiO_2电极由纳米TiO_2粒子相和非晶态Ni–S相构成,其析氢催化活性和稳定性优于Ni–S电极。     

镍铁–立方氮化硼复合电刷镀工艺研究

通过复合电刷镀在20钢基体表面制备镍铁–立方氮化硼(CBN)复合镀层。研究了施镀电压、镀液温度及镀笔速率对复合镀层中CBN含量的影响,分析了镀层中CBN含量与耐磨性之间的关系。复合电刷镀NiFe–CBN的镀液组成和最佳工艺条件为:NiSO4·6H2O 270~300 g/L,FeCl2·2H2O 23~27 g/L,H3BO326~30 g/L,Na3C6H5O7·2H2O 20~30 g/L,糖精2~3 g/L,十六烷基三甲基溴化铵0.2~0.3 g/L,pH 3.2~4.0,电压14 V,温度50°C,镀笔速率15 m/min,时间100~120 min。在最佳工艺下所得镀层的CBN质量分数为9.8%,显微硬度为770 HV,耐磨性和结合力良好。     

热处理对镍–磷–金刚石复合镀层组织及摩擦学性能的影响

采用两步复合镀法在45钢上制备了镍-磷-金刚石复合镀层,即:先采用基础镀液(由NiSO_4·6H_2O 25 g/L、Na H_2PO_2·H_2O25 g/L、CH_3COONa·3H_2O 15 g/L和Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 10 g/L组成,pH 4～5,温度80～85℃)化学镀镍-磷合金30 min,再在基础镀液中加入0.4 g/L金刚石微粒(平均粒径10μm),在机械间歇搅拌(搅拌10 s后停10 s)下复合镀10 min。然后在不同温度(150～450℃)下热处理1 h,研究热处理温度对复合镀层显微硬度、组织结构和摩擦学性能的影响。经350℃热处理的镍-磷-金刚石复合镀层的显微硬度为1 100 HV,摩擦学性能与进口摩擦垫片相当。     

电流密度对喷射电沉积钴–磷合金镀层的影响

采用喷射电沉积法在45钢棒表面制备Co-P合金镀层。镀液组成和工艺参数为:CoSO_4·7H_2O 200 g/L,H_3PO_4 50g/L,H_3BO_3 30 g/L,NaCl 25 g/L,pH=1.0,温度50℃,喷头移动速率1.2 mm/s,电流密度10~70A/dm~2。研究了电流密度对Co-P合金镀层的表面形貌、相结构、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明:在10~70A/dm~2电流密度范围内,随电流密度从10A/dm~2增大到70 A/dm~2,Co-P合金镀层的厚度变化不大,晶粒细化,显微硬度升高,耐磨性改善,但电流密度高于40A/dm~2时所得镀层的表面平整度下降。     

镀液中二硫化钼添加量对镍-二硫化钼复合电镀层耐磨性的影响

以MoS_2作为增强相添加到由240 g/L NiSO_4·6H_2O、45 g/L NiCl_2·6H_2O、30 g/L H_3BO_3、20 g/L Na_2SO_4和0.2 g/L十六烷基三甲基溴化铵组成的镀液中,在45钢表面电沉积得到Ni–MoS_2复合镀层。采用扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验仪考察了MoS_2添加量对Ni–MoS_2复合镀层的表面形貌、相结构和耐磨性的影响。随着MoS_2添加量的增大,Ni–MoS_2复合镀层表面凸起的胞状结构增多,显微硬度先增大后减小,摩擦因数降低。当MoS_2的添加量为2 g/L时,所得Ni–MoS_2复合镀层的显微硬度为860.5 HV,耐磨性较佳。     

(Ni-P)-纳米TiO_2化学复合镀配位剂的研究

以沉积速率、复合镀液稳定性、复合镀层的孔隙率、硬度和纳米TiO_2在镀液中的分散性为评价指标,研究了柠檬酸、乳酸及氨基乙酸三种配位剂对镀液和镀层性能的影响。结果表明,柠檬酸单独做配位剂时,复合镀液稳定性好、复合镀层孔隙率较低;乳酸单独做配位剂时,复合镀层硬度较高;在(Ni-P)-纳米TiO_2溶液中加入15 g/L柠檬酸和25 mL/L乳酸时,兼顾了柠檬酸和乳酸在溶液中单独做配位剂时镀层的耐蚀性和硬度,复合镀层硬度达到568.98 HV,孔隙率仅为0.52个/cm~2;而通过各项指标的考察,氨基乙酸不适合做配位剂。     

乳酸-丙酸体系化学镀低磷镍-磷合金镀层的研究

以沉积速率、镀层中磷的质量分数、孔隙率和硬度为评价指标,研究了乳酸、丙酸单独作配位剂及两者复配时镀层及镀液的性能。基础镀液配方及工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 28g/L,NaH_2PO_2·H_2O 23g/L,CH_3COONa·3H_2O 20g/L,十二烷基硫酸钠8mg/L,硫脲2mg/L,pH值5.0±0.2,温度(80±2)℃,时间1h。结果表明:单独使用乳酸或丙酸作配位剂时,无法获得性能良好的化学镀低磷镍-磷合金镀层;只有将两者复配使用,才能获得理想的化学镀低磷镍-磷合金镀层。最佳的复配方案为乳酸18mL/L+丙酸10mL/L。此时,镀层中磷的质量分数为3.81%,沉积速率为16.31μm/h,孔隙率为0.70个/cm2,硬度为2 946MPa。