低应力Ni-W/Ni叠层微模具的制备与特性

采用UV-LIGA技术和Ni-W/Ni叠层电镀方法,在微喷嘴模具上制备出低应力Ni-W沉积层.研究了热处理条件对低应力Ni-W电沉积层硬度的影响.考察了沉积态及热处理态的Ni-W层、Ni层的耐磨性.结果发现,热处理后Ni-W/Ni叠层微模具界面结合良好,在干摩擦条件下,经过热处理的Ni-W层的耐磨性是Ni层的6倍;在550 ℃、2 h真空热处理条件下,Ni-W电沉积层应力最低,为230MPa,硬度大于950HV.     

化学镀Ni–P合金镀层热处理及磨损性能的研究

在20CrMnTi低碳钢上实施渗碳工艺,再化学镀Ni–P合金,研究了不同热处理温度对Ni–P合金镀层结构、显微硬度和结合力的影响,探索了不同载荷下Ni–P合金镀层的耐磨性,并与渗碳层进行了对比。结果表明,随着热处理温度的提高,Ni–P合金镀层由非晶态转变为晶态,并伴随着新相Ni3P的析出。镀层结合力随热处理温度的升高不断增强,而镀层显微硬度和耐磨性则先增大后减小,并在400°C时达到最大值。在本试验条件下,化学镀Ni–P合金镀层的耐磨性优于渗碳层。     

钨酸钠含量对S135钢电沉积铁–镍–钨合金镀层的影响

利用钨酸钠通过电沉积在S135高强度钻杆用钢表面制备了Fe–Ni–W合金镀层。采用极化曲线测量以及结合力、显微硬度、厚度等测试研究了Fe–Ni–W合金镀层的耐蚀性和机械性能,并利用X射线衍射分析了其结构。结果表明,在其他条件相同(即Fe SO4·7H2O 30 g/L,Ni SO4·6H2O 40 g/L,C6H8O7·H2O适量,添加剂YC-2 1~5 g/L,pH 6.5,温度70°C,电流密度4 A/dm2,时间1 h)的情况下,改变钨酸钠的质量浓度(20~60 g/L),所得镀层的性能也不相同。当钨酸钠质量浓度为50 g/L时,镀层各种性能指标均达到最佳,镀层中主要含有Ni17W3和Fe Ni3等物相。     

正向脉冲占空比对Ni–W–P–CeO_2–SiO_2纳米复合镀层性能的影响

通过Ni、W、P与CeO2、SiO2纳米颗粒的脉冲共沉积,在普通碳钢表面制备了Ni–W–P–CeO2–SiO2纳米复合镀层。在一定的脉冲频率和平均电流密度下,研究了正向脉冲占空比对纳米复合镀层的化学组成、沉积速率、显微硬度和显微组织的影响。结果表明:增大正向脉冲占空比时,纳米复合镀层的晶粒尺寸增大,沉积速率和显微硬度降低。当正向脉冲占空比控制在10%时,沉积速率最快(为48.6μm/h),显微硬度最高(为696HV)。纳米复合镀层中的P含量随着正向脉冲占空比的增大而增加,但CeO2、SiO2纳米颗粒及W的含量不断降低,正向脉冲占空比对W的沉积量影响最明显。     

氨基磺酸盐体系复合电沉积镍-钴-氧化钇工艺的正交优化

通过正交试验对超声波辅助复合电沉积Ni–Co–Y2O3工艺进行优化,得到最佳镀液组成和工艺参数为:Ni(NH2SO3)2·4H2O100 g/L,Co(SO3NH2)2·4H2O 20 g/L,H3BO3 40 g/L,纳米Y2O3 3.0 g/L,p H 4.2,温度40°C,电流密度5 A/dm2,超声波功率300 W,时间1.25 h。在最优工艺下所得Ni–Co–Y2O3复合镀层细致、平整,含0.98%(质量分数)的Y2O3颗粒,显微硬度为538.85 HV,耐磨性较优。     

Ni-W-P合金镀层性能研究

通过对Ni–W–P合金镀层在低温热处理前后的XRD和SEM检测得知,无论镀态还是热处理态,镀层结构均为非晶态,晶粒均匀,晶界清楚,并且热处理后晶粒长大。在硫酸和盐酸介质中的耐蚀性测试表明,除了低体积分数(5%左右)和高体积分数(20%左右)盐酸之外,热处理态的耐蚀性均高于镀态的耐蚀性。通过析氢性能测试,得知镍基合金的电催化活性依次为Ni–W–P>Ni–P>Ni–W>Ni。     

中温酸性纳米化学复合镀镍-磷-石墨工艺

采用化学复合镀方法在45钢基体上镀覆Ni–P–石墨复合镀层,通过改变镀液的pH、搅拌速度、表面活性剂和石墨(40nm)的用量,优化了化学复合镀工艺,确定了较优的工艺参数:石墨粒子240mg/L,表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)0.05g/L,pH5.0,搅拌速率300r/min。以扫描电镜和能谱分析了优化工艺获得的Ni–P–石墨复合镀层的表面形貌及组成,测试了镀层性能。结果表明,Ni–P–石墨复合镀层中石墨分散均匀,Ni和P的质量分数分别为93.78%和6.22%。与Ni–P合金镀层相比,Ni–P–石墨复合镀层的耐蚀性明显提高,其耐磨性提高了5倍,热处理后复合镀层的显微硬度最大可以达到1336.3HV。     

化学镀镍–磷–二硫化钼复合镀层及其磨损行为的研究

在45钢基体上化学镀制备得到Ni–P–Mo S2复合镀层,研究了镀液Mo S2添加量(镀层Mo S2含量)对镀层磨损行为的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段表征了镀层的形貌、微观结构和磨损特征,探讨了不同镀层的磨损机制。400°C热处理使镀层金属由非晶态转变为晶态,显微硬度提高,但Mo S2的物相不变。Ni–P镀层的显微硬度(热处理后为1 040 HV)较高,在摩擦过程中能形成对磨损面起保护作用的摩擦层,故Ni–P镀层具有良好的耐磨性,其磨损机制为粘着磨损和转移。镀液添加1 g/L Mo S2时,所得Ni–P–Mo S2复合镀层具有更优异的耐磨性,这是其高显微硬度(热处理后为735 HV)和Mo S2润滑效应的共同作用,以轻微磨粒磨损和转移为主要磨损机制;镀液添加过量(2 g/L)Mo S2时,复合镀层的显微硬度(热处理后为533 HV)较低,摩擦过程中表面不能形成摩擦层,其耐磨性极差,磨损机制为严重的粘着磨损和磨粒磨损。     

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。     

Ni—Fe—P／Al2O3复合镀层的硬度和耐磨性

对不同工艺条件下获得的Ｎｉ－Ｆｅ－Ｐ／Ａｌ２Ｏ３复合镀层的显微硬度及其耐磨性进行了研究。结果表明,复合层的显微硬度和耐磨性随Ａｌ２Ｏ３复合量,镀液中ＮａＨ２ＰＯ２·Ｈ２Ｏ浓度,电流密度以及施镀温度的改变而变化。在改变工艺参数的过程中,复合镀层显微硬度比Ｎｉ－Ｆｅ－Ｐ电沉积层平均高约Ｈｖ１００￣１６０。     

电镀钨合金抽油杆耐硫化氢腐蚀研究

采用直流电镀法,在30CrMo抽油杆表面分别制备了单层Fe–Ni–W、Ni–W–P、Ni–W和双层Fe–Ni/Ni–W–P合金。室温下,将上述镀覆了钨合金的抽油杆浸泡在饱和H2S水溶液中30d,采用失重法、扫描电镜、X射线衍射等方法对其耐腐蚀进行了分析。结合阳极极化曲线测量,探讨了双层Fe–Ni/Ni–W–P镀层的耐蚀机理。实验结果表明:钨合金镀层使抽油杆的耐腐蚀性得到了显著提高,从而可延长其使用寿命。双层Fe–Ni/Ni–W–P合金镀层的耐蚀性最好,Fe–Ni层与Ni–W–P层之间的电势差达到了150mV,起到很好的保护作用。     

电泳–电沉积制备镍–钴–氧化铝纳米复合镀层及其性能

先采用电泳沉积工艺在紫铜表面均匀沉积粒径为20 nm的Al2O3薄膜,然后通过电沉积在Al2O3沉积层表面得到Ni–Co合金,最终得到具有较高Al2O3含量的Ni–Co–Al2O3纳米复合镀层。采用扫描电镜和能谱仪分析了复合镀层的微观形貌和组成,并研究了镀层中Al2O3含量对镀层显微硬度和耐磨性的影响。结果表明,通过改变电泳沉积时间可制得Al2O3含量不同的Ni–Co–Al2O3复合镀层。Ni–Co–Al2O3复合镀层的综合性能优于Ni–Co合金镀层和Ni–Al2O3复合镀层。当复合镀层中纳米Al2O3粒子的体积分数约为30%(电泳沉积时间120 s)时,镀层组织致密,显微硬度较高,耐磨性最佳。     

兆声功率密度对同轴兆声辅助喷射电沉积镍的影响

[目的]金属微器件在电沉积过程中往往会产生较大的残余应力,对微器件的尺寸精度、力学性能和良率产生不利影响。[方法]为降低镀层的残余应力,在喷射电沉积镍过程中施加同轴兆声辅助。研究了兆声功率密度对Ni镀层形貌、表面粗糙度、显微硬度和残余应力的影响。[结果]施加同轴兆声辅助后,所得Ni镀层的宏观和微观形貌都有所变差,表面粗糙度略微增大,显微硬度变化不大,但残余应力显著降低。当兆声功率密度为10 W/cm²时,Ni镀层的残余应力最低,比无兆声辅助时所得Ni镀层低了37.75%。[结论]在电沉积过程中施加兆声辅助能够有效降低镀层的残余应力。     

电沉积Ni–Ru合金及其结构和性能研究

在(25±2)°C下,从含有50g/LRuCl3·nH2O、30.0g/L乙酸钠、30.0g/L二水合柠檬酸钠和15.0~50.0g/LNiSO4·6H2O的溶液(pH3.0)中,以10~90mA/cm2在铜基底上电沉积制备了Ru含量为5%~70%(原子分数)的Ni–Ru合金。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学方法,研究了镀液中NiSO4质量浓度和电流密度对沉积层组成、表面形貌、结构及电催化析氢活性的影响。结果表明,溶液中Ru优先析出并能促进Ni的沉积,镀层中Ru含量随着镀液中Ni2 质量浓度的提高而降低,低电流密度有利于获得Ru含量高的镀层。随着镀液中Ni2 质量浓度的降低或电流密度的提高,镀层表面形貌由较为平整、均匀变为多孔的颗粒状。镀层主要呈现面心立方Ni结构特征,且晶粒尺寸随镀层中Ru含量的增加而变小。Ni–Ru合金电极的析氢活性优于纯Ni,当镀层的Ru原子分数超过15%时,其析氢活性与纯Ru电极接近。     

电沉积RE-Ni-W-P-SiC-PTFE复合镀层的耐蚀性研究(Ⅰ)

采用不同浓度的硫酸、磷酸溶液为腐蚀介质,研究了RE—Ni—W—P—SiC—PTFE复合电镀层于镀态下及经不同温度热处理后的腐蚀速率与阳极极化曲线,并与RE—Ni—W—P—SiC复合电镀层的阳极极化曲线进行了比较。结果显示,RE—Ni—W—P—PT—FE—SiC复合镀层在硫酸、磷酸溶液中的腐蚀规律基本一致,即在镀态或热处理条件下,随着硫酸或磷酸浓度的增加,其腐蚀速率上升,当硫酸浓度达到lO％～20％或磷酸浓度达到40％时,腐蚀速率最高;继续增加硫酸或磷酸浓度,复合镀层的腐蚀速率又降低。阳极极化曲线表明：200℃或500℃热处理后复合镀层具有较好的耐蚀性;该镀层热处理后耐蚀性要优于镀态下及热处理后的RE—Ni—W—P—SiC镀层。     

激光强化电刷镀Ni镀层耐磨性研究

制备了激光强化电刷镀Ni镀层,研究了其硬度和耐磨性,分析了激光强化电刷镀Ni镀层耐磨性增加的原因.实验结果表明:当P激光为400 W时,激光强化电刷镀Ni镀层的硬度比普通Ni刷镀层提高约250 HV,相对耐磨性是1.56倍,晶粒细化是镀层硬度和耐磨性增强的主要原因.     

磁场辅助电沉积镍-纳米碳化硅复合镀层及其性能

采用磁场辅助电沉积法在低碳钢表面上制备了纯Ni镀层和Ni–纳米SiC复合镀层。镀液组成和工艺条件为：NiSO₄·6H₂O285 g/L,NiCl₂·6H₂O28 g/L,H₃BO₃ 25 g/L,十六烷基三甲基溴化铵80 mg/L,纳米SiC(平均粒径35 nm) 0 g/L或7 g/L,pH 4.8,温度46℃,电流密度5.5 A/dm²,占空比30%,磁场强度0.2 A/m或0.4 A/m,时间30 min。对比了纯Ni镀层和Ni–纳米Si C复合镀层的组织结构、显微硬度和耐磨性,分析了磁场强度对镀层性能的影响。结果表明,在0.2 A/m磁场强度下所得Ni–纳米SiC复合镀层比相同磁场强度下制备的纯Ni镀层更均匀细致,显微硬度更高,耐磨性更强。增大磁场强度至0.4A/m时,Ni–纳米SiC复合镀层的性能进一步提升。     

电沉积铜–镍–锡–聚四氟乙烯复合镀层及其性能

针对Cu–Ni–Sn合金自润滑性能差的问题,向Cu–Ni–Sn合金镀液中加入聚四氟乙烯(PTFE)乳液,采用电沉积法在45钢表面制备了Cu–Ni–Sn–PTFE复合镀层。镀液组成和工艺条件为:氰化亚铜35 g/L,游离氰化钠10 g/L,锡酸钠10 g/L,氯化镍15 g/L,蛋氨酸20 g/L,甲基磺酸18 g/L,60%PTFE乳液5~15 m L/L,电流密度1 A/dm~2,温度50~60°C,pH 10,时间2 h。考察了镀液PTFE含量对镀层的耐磨性、显微硬度、结合力、PTFE含量以及外观的影响,表征了Cu–Ni–Sn–PTFE复合镀层的形貌、结构和成分。随着镀液PTFE含量的升高,镀层的耐磨性改善,但显微硬度和结合力下降,厚度和PTFE含量则先升后降。镀液中PTFE的最佳添加量为10 m L/L,此添加量下所得Cu–Ni–Sn–PTFE复合镀层的综合性能最佳。     

PH17-4不锈钢表面电火花沉积WC–20Ni涂层及其表征

以WC–20Ni作为电极,氩气作为保护气体,通过改装的HB-06型电火花堆焊修复机在PH17-4不锈钢基体表面沉积了WC–20Ni涂层。以涂层厚度为指标,通过单因素试验获得最佳工艺参数为:电压125 V,频率660 Hz,电容120μF,沉积时间3 min。采用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计分别表征了沉积层的表面形貌、成分和显微硬度。在最佳工艺参数下,制得的沉积层组织连续、致密,与基体冶金结合且厚度均匀,约为30μm。随着距表面距离的增大,沉积层的显微硬度逐渐降低。     

液压活塞杆上电镀铁镍钨和镍钨磷合金的耐磨和耐蚀性能比较

在45钢表面电镀了Fe–Ni–W和Ni–W–P合金。对比了两种钨合金镀层热处理后的显微硬度、元素组成和结晶情况,通过磨擦磨损试验、中性盐雾试验和浸泡腐蚀试验比较了它们的耐磨和耐蚀性能。Fe–Ni–W和Ni–W–P合金镀层均光亮、平滑,晶粒尺寸均在10~40 nm范围内,摩擦因数分别为0.086 1和0.094 4。Ni–W–P合金镀层的耐蚀性优于Fe–Ni–W合金镀层,经中性盐雾试验、5%盐酸浸泡和5% NaOH溶液浸泡96 h后依旧光亮,没有锈蚀点。