脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的性能

Ni-P/纳米Al2O3复合镀层具有良好的耐磨、耐腐蚀性能,但有关脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的报道较少.采用脉冲电沉积方法制备了Ni-P/纳米Al2O3复合镀层,研究了复合镀层的表面形貌、结构及其在5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,并对300,400,500℃热处理后的复合镀层的显微硬度进行了测试.结果表明:Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的耐蚀性优于1Cr18Ni9Ti不锈钢,但比Ni-P合金镀层差;随镀液中纳米Al2O3浓度增大,复合镀层的显微硬度提高,镀液中纳米Al2O3浓度为25.0 g/L时制得的复合镀层的硬度为685.5 HV;Ni-P/纳米Al2O3复合镀层经400℃热处理后硬度最高.     

α-Al2O3含量对Ni-P复合化学镀层结构及性能的影响

为改善镍磷复合化学镀层的性能,利用X射线荧光光谱、X射线衍射等分析方法研究了α-Al2O3在镀层中的含量对镀层硬度、耐磨性、孔隙率及镀层结构的影响.结果表明:镀液中α-Al2O3加入量小于1 g/L时,随镀液中α-Al2O3浓度的增大,镀层中α-Al2O3的含量提高,镀层硬度与耐磨性增大,孔隙率略有增加;当镀液中α-Al2O3含量为1 g/L时,镀层中α-Al2O3的含量达到最大值4.8%,镀态硬度达到750 HV,约为Ni-P镀层的1.5倍,耐磨性约是Ni-P镀层的5.0倍;镀态镀层为Ni-P非晶与α-Al2O3晶体组成的复合镀层,经400℃热处理1 h后,镀层晶化为Ni3P晶体、Ni基固溶体,表面生成NiO晶体,镀层中α-Al2O3的结构不变.     

包装材料用陶瓷表面化学沉积Ni-P镀层研究

为提高包装材料的表面质量,满足工业生产、航空、航天、日常生活等需求。采用化学沉积方法在包装材料用陶瓷表面沉积Ni-P镀层,利用扫描电镜、X射线衍射仪、DSC差热分析仪和摩擦磨损试验机研究Ni-P镀层的表面形貌、物相结构、晶化温度及耐磨性能。结果表明,当镀液中硫酸镍含量30g/L、热处理温度500℃时,Ni-P镀层的磨损质量达到最小22.2mg。当热处理温度达到500℃时,Ni-P镀层磨损机制主要表现为磨粒磨损和黏着磨损。DSC分析可知,Ni-P镀层主放热峰对应的晶化温度为339℃。当热处理温度达到500℃时,Ni-P镀层最终稳定相为Ni+Ni_3P+NiO。     

Ni-P和Ni-Cu-P化学镀层对比研究

利用SEM、DSC、XRD、中性盐雾试验和显微硬度分析等手段,对Ni-10.54%P及Ni-9.25%Cu-10.23%P化学镀层的组织特征、相结构转变、热稳定性、耐蚀性和硬度进行了比较.结果表明:(1)两种镀层均匀致密,均为胞状结构和非晶态组织;(2)Ni-P镀层仅发生从非晶相向稳定的Ni3P相转变,而Ni-Cu-P镀层则先生成Ni-Cu固溶体和亚稳中间相Ni5P2,再向稳定相Ni3P转变;(3)Ni-Cu-P镀层的热稳定性高于Ni-P镀层;(4)镀态和低温热处理条件下两种镀层的硬度相差不大,Ni-P镀层经400 ℃、60 min热处理时硬度达到最高值981.1 HV,但Ni-Cu-P镀层经500 ℃、60 min热处理时硬度达到最高值1 144.8 HV;(5)镀态时Ni-Cu-P镀层的腐蚀速率只有Ni-P镀层腐蚀速率的2.85%;经过400 ℃、120 min相同条件的热处理,Ni-Cu-P镀层的腐蚀速率仅为Ni-P镀层腐蚀速率的0.351%.     

化学镀Ni-P/纳米Al2O3复合镀层结构及性能研究

通过化学复合镀工艺制备了Ni-P/纳米Al2O3复合镀层.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对复合镀层的表面形貌及结构进行了测试,研究了纳米Al2O3添加剂、Al2O3复合量质量分数、热处理等工艺条件对Ni-P/纳米Al2O3复合镀层结构与性能的影响.结果表明,Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的硬度和耐磨性高于Ni-P合金镀层,而且随着Al2O3复合量的增大镀层硬度和耐磨性增加.当纳米Al2O3复合量质量分数为10.1%时,Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的硬度较Ni-P合金镀层增大28%,磨损失重减少20%以上.400℃热处理后,复合镀层结构由非晶态转变为晶态,镀层硬度由570 HV增大到1 185 HV,耐磨性也进一步提高.     

建筑装饰用铜合金表面Ni-P化学镀层的制备与性能研究

为了增加建筑装饰用铜合金的耐磨性,研究了硬质相TiN浓度和热处理对铜合金表面化学镀Ni-P层显微形貌、物相组成、硬度和耐磨性能的影响。结果表明：装饰用铜合金基体主要由CuZn相和CuZn₅相组成,化学镀层表面可见Ni的非晶馒头峰和CuZn衍射峰。化学镀层的显微硬度均高于铜合金基体,且化学镀层的硬度会随着TiN浓度增加而增大,在TiN浓度为3～11 g/L时,化学镀层的磨损率小于铜合金基体,且TiN浓度为7 g/L时化学镀层的磨损率最小[1.15×10^-8 g/（r·N）],此时磨损机制为氧化磨损。Cu-P-TiN化学镀层在300～600℃热处理后发生了晶化转变并形成Ni和Ni₃P相;随着热处理温度升高,化学镀层的显微硬度先增加后减小、磨损率先减小后增大,在热处理温度为400℃时获得硬度最大值和磨损率最小值,表明热处理有助于提升化学镀层的耐磨性能。     

热处理对Ni-P合金镀层组织结构、显微硬度与耐蚀性能的影响

目前,有关热处理对Ni-P合金镀层组织结构与性能的影响研究不够深入。采用脉冲电沉积方法在Q235钢表面制备Ni-P合金镀层,并在200～500℃下进行热处理。利用X射线衍射仪分析镀层的相结构,用电化学极化曲线和扫描电子显微镜(SEM)对镀层在3.5%NaCl,10%HCl和10%H2SO4溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明,提高热处理温度,Ni3P相的析出速度增大,Ni-P合金镀层的晶化时间减少,达到最高硬度所需的热处理时间相应缩短,镀层经300℃和400℃热处理后的最高硬度分别达到862.8 HV2N和887.4HV2 N;Ni-P合金镀层热处理晶化后,其耐蚀性能显著降低,在3种腐蚀介质中均发生点蚀。     

电刷镀Ni-P／纳米WC复合镀层工艺及性能研究

为了改善电刷镀Ni-P镀层的硬度和耐磨性,通过在电刷镀Ni-P镀液中加入纳米WC微粒制备Ni-P/纳米WC复合镀层,研究了镀液中纳米WC含量与镀层中纳米WC含量的关系;测定了不同WC含量对镀层硬度和镀层结构的影响.考察了试样在1 mol/L H2SO4,1 moL/L HCl及3%NaCl介质中的耐蚀性.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)研究了Ni-P/纳米WC镀层的性能.结果表明,Ni-P/纳米WC电刷镀复合镀层耐蚀性能与原电刷镀Ni-P镀层相当,耐磨性优于电刷镀Ni-P镀层.镀液含25 g/L纳米WC时,电刷镀复合镀层的显微硬度为918 HV.     

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。     

热处理对非晶Ni-P电镀层结构与性能的影响

为进一步了解Ni-P合金电镀层的结构与性能的关系,利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和显微硬度仪等,研究了P含量12.3%(质量分数)的Ni-P合金电镀层热处理前后结构的变化对性能的影响.结果表明:镀态镍磷镀层呈非晶态结构,270℃恒温10 min镀层开始晶化,析出亚稳相Ni12P5和Ni5P2,360℃亚稳相向Ni3P和Ni稳定相转变,且晶粒长大,420℃时只有Ni3P和Ni相;热处理后镀层的硬度大于非晶态镀层,300℃部分晶化析出的纳米晶弥散分布于非晶相中,镀层的硬度达到极大值,Ni3P硬质相的析出大大提高了镀层的耐磨性能.     

热处理对Ni-P-A12O3化学复合镀层摩擦磨损性能的影响

热处理可显著提高镀层的硬度和耐磨性能。采用化学镀的方法在45钢表面制备了Ni-P-纳米A12O3复合镀层,并以不同温度对其热处理,研究了镀层热处理前后的物相、硬度和耐磨性能。结果表明：400℃热处理后,Ni-P-A12O3复合镀层达到稳态,稳定相是Ni＋Ni3P＋NiO＋A12O3;镀层的显微硬度随热处理温度的升高而先...     

Tribological Evaluation of Plasma Sprayed Coatings for High Temperature Sliding Surface Against Cordierite

A study has been carried out to develop a high temperature sliding seal for the ceramic gas turbine engine's (CGT) regenerator. The solid-lubricant coatings, which consisted of the following combinations: NiO, Ni/Cr, Cr₃ Cr₂,/NiCr, ZrO₂,/ CaO, CaF₂, BaF₂, Ag₂O and graphite, were synthesized by low pressure plasma spraying. Friction and wear characteristics were evaluated at temperatures from 50 to 1000^°C by rubbing the coatings against a cordierite disk. After the sliding tests, the worn surfaces were analyzed by SEM-EDX and XRD. The analytical results showed that the tribological properties of coatings were significantly related to the surface layers. Formation of a CaF₂/BaF rich layer led to a low friction and a low wear property. On the other hand, formation of solid-state reaction product (Mg_0.4Ni_0.6O) between the coating and the cordierite increased the friction coefficients, and the transfer of the cordierite debris caused a seizure and/or a severe wear. Among the sprayed coatings, the Cr₃Cr₂/NiCr based coating containing CaF₂/BaF₂ and Ag₂O showed excellent tribological properties, which should satisfy the specifications for the basic design of a CGT engine.     

酚醛树脂原位催化裂解制备低维碳纳米结构

以Ni（NO₃）₂·6H₂O为催化剂前躯体,原位催化裂解酚醛树脂制备了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管等低维碳纳米结构;用粉体X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等手段对低维碳纳米结构进行了表征。结果表明;当Ni（NO₃）₂·6H₂O与苯酚物质量比小于0.01时,Ni催化剂易分散,碳纳米管易生成,管径均一、分布稠密;当Ni（NO₃）₂·6H₂O与苯酚物质量比大于0.04时,Ni催化剂易团聚,碳纳米管管径分布较宽,分布稀疏;当Ni（NO₃）₂·6H₂O与苯酚物质量比为0.10时,Ni催化剂团聚现象严重,难以生成碳纳米管;提出了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管不同碳纳米结构可能的形成机理。     

Ti811合金表面激光熔覆Ti2Ni+TiC+Al2O3+CrxSy复合涂层的组织和性能

以TC4+Ni45+Al₂O₃+MoS₂+Y₂O₃混合粉末为熔覆材料,采用同轴送粉技术在Ti811合金表面进行激光熔覆制备复合涂层,使用SEM、EDS和XRD等手段分析了涂层的微观组织,测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,在激光熔覆过程中Ti811合金中的Ni和C分别与Ti发生反应,原位生成金属间化合物Ti₂Ni和硬质增强相TiC;MoS₂分解后S与Cr发生硫化反应生成了软质润滑相Cr_xS_y。网状形态的Ti₂Ni、近球状和枝晶形态的TiC以及点状的Al₂O₃,均匀分布在熔覆层中。硬质相强化和软质相润滑的共同作用,使激光熔覆层具有较高的显微硬度和较优良的耐磨性能。激光功率为900 W的熔覆层其平均显微硬度值达1303.5HV_0.5,其耐磨性能最佳。     

n-Al2O3P/Ni复合刷镀层的组织和摩擦磨损特性

研究了镍基纳米Al2O3复合电刷镀层（n-Al2O3^p/Ni）的组织特征及擦磨损特性，并与快镍刷镀（Ni)进行了比较。结果表明：n-Al2O3^p/Ni复合刷镀层表面粗糙度更小，组织更致密，镀层摩擦系数随镀液中纳米粒子含量增加稍有增大；n-Al2O3在复合刷镀层中弥散分布，与基相良好结合；复合镀的耐磨性能明显优于Ni刷镀层，镀液中n-Al2O3含量为20g/L时，复合刷镀层具有最佳耐磨性能。     

Effect of WC Particle Size on the Abrasive Wear of Thermally Sprayed WC-Co Coatings

Four types of WC-Co powders with different WC particle sizes are sprayed to produce WC-Co coatings with a Jet-Kote gun using a gas mixture of C₂H₂-30% C₃H₆ and pure propylene as fuel gases. The carbide size in sprayed high velocity oxy-fuel (HVOF) WC-Co coatings is measured from the microstructure. The abrasive wear of the coatings is characterized using a Suga abrasive wear tester. The abrasive wear mechanism of thermally sprayed WC-Co is discussed. The relationship between the relative wear of WC-Co coatings and carbide sizes is established according to the strength theory on hard alloy. The correlation with experimental data proves that the relative abrasive wear of WC-Co coating is proportional to square root of relative carbide size.     

Y2O3对钛基激光熔覆层组织及性能的影响

针对Ti811钛合金硬度低、耐磨性差的问题,以TC4粉、Ni45A粉和Y₂O₃粉为原料,采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti811钛合金表面进行了激光熔覆制备耐磨复合涂层的实验,分析了熔覆层的组织和相组成,测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损等力学性能。研究表明:复合涂层组织由枝晶TiC、依附生长于枝晶TiC表面的纳米颗粒TiC、生长于基体表面的等轴球形（近球形）TiC、金属间化合物Ti₂Ni、增强相TiB、TiB₂及基体α-Ti组成,所有生成相呈均匀弥散分布状态;涂层中等轴球形（近球形）TiC和Y₂O₃构成了复合相结构,经二维点阵错配度计算表明,Y₂O₃的（111）晶面与TiC的（110）晶面的二维点阵错配度δ=6.54%,因此Y₂O₃可作为TiC的有效异质形核核心细化晶粒;涂层的显微硬度处于HV_0.5 655~700之间,较Ti811基材提高了约1.6~1.8倍;涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,摩擦磨损性能较基材显著提升。      

Mn掺杂Co-Al金属氢氧化物的制备及其全解水电化学性能

以Co基氢氧化物为基础用异质元素掺杂方式引入Mn并与Co协同,制备出Mn掺杂Co-Al层状双金属氢氧化物(Mn-CoAl LDH).在1 mol/L的KOH碱性电解质中,电流密度达到10 mA·cm-2时Mn-CoAl LDH的全解水电势为1.66V,其性能远优于Co-A1层状双金属氢氧化物(CoAl LDH)、Ni2...     

Black Nickel Coatings for Solar Collectors

Black nickel alloy coatings suitable for solar collectors were produced by electrodeposition from baths containing Ni and Zn sulfates and thiocynate. Variables having the greatest influence on optical properties of the black deposits are: pH-value, temperature, zinc and thiocyanate concentration. Of particular importance is the plating current which is related to the cathode potential that controls the composition, and alternatively, the optical properties of the deposited coatings.

The mechanism of blackening of the Ni coatings was attributed to the deposition of sulfide particles with Ni-Zn alloy. It was shown that, in absence of thiocyanate, co-deposited Zn causes a degree of blackening to Ni coatings due to the deposition of Ni₃Zn₂₂ as identified by x-ray phase analysis. Considerable blackening can be achieved by sulfur, which is deposited as Ni₃S₂. In a modified composition it was possible to replace sulfur by phosphorous supplied to the coating by the addition of sodium hypophosphite to the plating solution.

The coatings were of optimum optical properties as far as maximum absorptance and minimum emittance. Absorptance values as high as 0.93 could be obtained for selective coatings (2-3 microns thick) deposited under optimized conditions. Performance tests for coated solar water heater panels showed that the coatings are well qualified. The endurance of the coatings was evaluated in actual service conditions with regard to thermal degradation and corrosion resistance.     

电解液组分对TiCP/Ti6Al4V复合材料微弧氧化膜耐蚀性及耐磨性影响

采用微弧氧化技术在 TiC_P/Ti6Al4V 复合材料表面制备陶瓷膜。在NaAlO₂和NaH₂PO₂两种溶液体系中通过添加不同添加剂 NaOH、C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O和Na₂SiO₃, 研究电解液组分对陶瓷膜组织、耐蚀性和耐磨性的影响。结果表明: 在NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层由金红石型和锐钛矿型TiO₂相组成, 而在NaAlO₂体系中除了生成TiO₂外, 还生成了Al₂TiO₅和γ-Al₂O₃。添加NaOH可以加快微弧氧化反应速率, 添加NaAlO₂和Na₂SiO₃有利于提高膜层的硬度, NaH₂PO₂溶液体系中形成的膜层厚度是NaAlO₂溶液体系的2~3倍。 在NaAlO₂和NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层, 其耐腐蚀性能排序均为: Na₂SiO₃>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O>NaOH。在NaAlO₂电解液体系中生成的膜层的耐磨性能排序为: Na₂SiO₃>NaOH>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O, 而在NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层的耐磨性能排序为: Na₂SiO₃>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O>NaOH。TiC_P/Ti6Al4V复合材料经过微弧氧化处理后, 耐磨性和耐蚀性均优于基体, 在NaH₂PO₂+Na₂SiO₃电解液中生成的微弧氧化膜的耐蚀性最好, 耐磨性也较好, 其腐蚀电流密度较钛基复合材料基体降低约2个数量级, 因此综合性能最好。