镍基纳米复合镀层的研究进展

与普通的复合镀层相比,纳米复合镀层具有优良的硬度、耐磨减摩性能、耐腐蚀性能、耐高温氧化性能、电及电催化性能等。其中,镍基纳米复合镀层研究最早、应用最广泛。综述了纳米复合镀层的电沉积机理以及不同功能性镍基纳米复合镀层的研究进展,包括耐蚀防护装饰性复合镀层、耐磨减摩复合镀层、抗高温氧化复合镀层、自润滑复合镀层等,并对镍基纳米复合镀层的研究进行了展望。     

Ni-Fe-W-SiC纳米复合镀层耐磨性能的研究

采用电沉积法制备了Ni-Fe-W-SiC纳米复合镀层,研究了镀液中SiC含量对镀层中SiC含量的影响,采用显微硬度计测试了镀层的硬度,对镀层进行了磨损试验比较.结果表明,镀层中SiC含量随着镀液中SiC含量增加先增加、后减少;镀层硬度随着镀层中SiC含量增加而增强;耐磨性能随着镀层中SiC含量增加而加强,镀层磨损机制相应由剥落磨损向颗粒磨损转化.     

Ni-P功能梯度层及均质Ni-P化学镀层的磨损性能

目前,Ni-P化学镀层内应力大,结合强度低,耐磨性差,功能单一,不能满足工业应用要求.为此,采用化学镀技术在45钢表面制备了Ni-P功能梯度镀层,并与3种不同磷含量的均质Ni-P镀层对比,研究了镀层硬度、结合力、耐磨性等特征,分析了成分与结构的梯度变化对Ni-P镀层耐磨性能的影响.结果表明:Ni-P梯度镀层的硬度高于中磷和高磷镀层,略低于低磷镀层,400℃热处理1 h后其硬度达到最大值;镀层与基体结合紧密;在相同条件下试验,Ni-P梯度镀层的耐磨性均优于均质Ni-P镀层,热处理后其耐磨性比均质Ni-P镀层提高1～2倍;与单层Ni-P镀层相比,梯度镀层在整个磨损过程中摩擦系数变化平稳,波动范围较小,镀层内部成分和结构的梯度化进一步提高了镀层与基体的结合力和耐磨性能.     

Ni-Cu-P化学镀层的腐蚀行为

为了进一步提高Ni-P镀层的耐蚀性能,在Ni-P化学镀液中加入硫酸铜制备了Ni-Cu-P三元合金化学镀层,测试了镀层的沉积速度,采用扫描电镜(SEM)观察了镀层的表面形貌,测试了镀层在5.0%H2SO4,5.0%NaOH及3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线,并与Ni-P化学镀层进行了比较。结果表明:Ni-Cu-P镀层表面的胞状物比Ni-P镀层的更加细小,镀层致密性更好;Ni-Cu-P镀层在3种介质中均表现出更好的耐均匀腐蚀性和抗点蚀性能,主要是因为Ni-Cu-P镀层的非晶态结构减少了镀层缺陷数量,从而减少了腐蚀发生的敏感位置和腐蚀微电池的数量,同时更加细小的晶粒也使Ni-Cu-P镀层比Ni-P镀层更容易钝化和维持钝态,另外Ni-Cu-P镀层更为致密也减少了腐蚀介质渗入基体的通道。     

Ni-Fe-W-P合金镀层结合强度的研究

镀层与基体之间的结合强度是功能镀层能否实际使用的首要指标,由于Ni-Fe-W-P合金镀层是一种新型的代铬镀层,故以铬镀层的结合强度为对比,通过静态和动态加载来研究Ni-Fe-W-P合金镀层的结合强度.试验结果表明,Ni-Fe-W-P合金刷镀层在冲击、疲劳或几种复合载荷下都具有优良的结合强度;该刷镀层具有优良的结合强度的主要机理是:镀层与基体存在扩散层并形成韧性合金,过渡层缩小了工作镀层与过渡层、过渡层与基体的晶格错配度,同时机械铆接效应也起一定的作用;合理的工艺参数可获得高结合强度的合金镀层.试验还表明,Ni-Fe-W-P合金镀层的结合强度优于铬镀层,因此,该镀层用作代铬镀层可以达到使用要求.     

稀土元素对Zn-10% Al-Mg镀层钢丝组织及耐蚀性的影响

镀液中添加Re可改善镀层性能,目前有关稀土对Zn-10%Al-Mg镀层钢丝影响的研究较少。采用双镀法制备了Zn-10%Al-Mg和Zn-10%Al-Mg-Re镀层钢丝。利用扫描电镜(SEM)、ICP光谱分析法等分析了镀层的表面和横截面组织,用盐雾试验分析镀层的腐蚀性能。结果表明:Zn-10%Al-Mg-Re镀层的组织结构与Zn-10%Al-Mg镀层类似,其镀层中的Re总含量远低于合金液中的含量;Re的添加不会影响镀层横截面结构,但会造成镀层表面质量变差;Zn-10%Al-Mg-Re镀层的耐蚀性弱于Zn-10%Al-Mg镀层,其腐蚀失重和增重均大于Zn-10%Al-Mg。     

电沉积法制备碳纳米管/黑镍复合镀层

基于复合电镀技术,以钛合金为基底,成功将改性后的多壁碳纳米管掺杂到普通黑镍镀层中。通过扫描电子显微镜观察了复合镀层的表面形貌,发现镀层厚度远远大于未掺杂的普通黑镍镀层,粗糙度也有所增加。对复合镀层所含元素进行了定性分析,阐述了复合镀层的反应机理。通过加热(骤冷)实验表明镀层具有良好结合力。利用电化学工作站测试了复合镀层的开路电位和循环伏安曲线。测试结果表明,掺入了碳纳米管的黑镍镀层电化学行为发生了改变,镀层的抗腐蚀能力有所提高。     

超声场中脉冲电沉积Ni-CeO_2纳米复合镀层的耐蚀性

在超声场中用脉冲电沉积法制备了Ni-CeO2纳米复合镀层,考察了镀层中CeO2含量及表面形貌,研究了镀层在10wt%HCl溶液中的耐蚀性,分析了超声作用下脉冲参数对镀层耐蚀性的影响.结果表明:脉冲参数和超声波对镀层中CeO2含量和微观组织均有影响,适宜的脉冲参数可以提高镀层中CeO2含量,细化镀层晶粒,而超声波可促使镀层晶粒进一步细化;Ni-CeO2纳米复合镀层的耐蚀性与镀层中CeO2含量、镀层晶粒大小及组织致密程度有关;在占空比0.2、脉冲频率1000Hz时超声作用下制备的镀层中CeO2含量较高,镀层晶粒细小、组织致密,腐蚀速率最低,表现出优良的耐蚀性.     

机械沉积无结晶锌镀层的致密性研究

采用机械沉积方法获得了无结晶锌镀层,运用SEM、EDS分析了镀层的结构形貌和化学成分,运用XRD方法分析了镀层的物相组成,通过称重法分析了镀层的相对密度,并检测了试样的孔隙率.研究结果表明:机械沉积无结晶锌镀层是由锌粉颗粒、空隙和夹杂构成的粉末致密体结构;镀层为Zn、Sn和M组成的复合镀层;镀层中存在明显空隙,镀层的相对密度可达82.48%.     

国内外合金化热镀锌烘烤硬化钢板对比分析

对国内外生产的合金化热镀锌烘烤硬化钢板系统地进行了实物对比分析,主要从基板化学成分、力学性能、镀层粉化量、镀层质量、镀层铁含量、镀层铝含量、镀层主要元素分布、镀层表面形貌、镀层脆性断口形貌、镀层X射线物相组成和镀层表面粗糙度等方面进行了系统的对比分析。指出国内合金化热镀锌烘烤硬化钢板生产应在基板化学成分、镀层质量控制和镀后冷却速率控制等方面进行改进,以便生产出强度、镀层抗粉化性能等各项性能均优良的合金化热镀锌烘烤硬化钢板。