泡沫镍制备中脉冲电沉积镍研究

研究了泡沫镍制备过程中脉冲电沉积镍工艺参数(电流密度、脉冲频率、占空比)对沉积速率、镍沉积层的晶体结构和微观形貌的影响.最佳脉冲电沉积工艺参数为:电流密度2.0 A/dm2,脉冲频率1000 Hz,占空比1∶5.此时获得的镍沉积层结构平整,粒度分布均匀,晶体结构完整.     

脉冲能量对钛合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响研究

微弧氧化是一种在钛合金基体表面制备致密均匀超硬氧化陶瓷膜层的新方法。从脉冲频率和占空比入手,研究了单脉冲放电能量对钛合金微弧氧化陶瓷膜厚度、表面形貌的影响。结果表明:当占空比固定不变时,随着频率的增加,单脉冲放电能量不断减小,氧化膜的厚度逐渐降低,显微硬度呈降低趋势,氧化膜表面的放电微孔尺寸逐渐减小,微孔数量逐渐增多;当脉冲频率固定不变时,随着占空比的增大,单脉冲放电能量不断增大,氧化陶瓷膜厚度逐渐增大,显微硬度呈增加趋势,氧化膜表面的放电微孔尺寸逐渐增大,微孔数量逐渐减少,表面粗糙度值逐渐增加。     

脉冲占空比和脉冲频率对Ni-Co-SiC复合涂层组织和性能的影响

在碳钢X65上通过脉冲电流沉积的方法制备Ni-Co-SiC复合涂层,研究了脉冲占空比和脉冲频率对涂层性能的影响。结果表明,随着脉冲占空比的减少和脉冲频率的增加,Ni-Co-SiC复合涂层形态从结节变为针状结构,沉积在涂层中的SiC颗粒增加,晶粒尺寸变得更加细小。当显微硬度在5100N/mm~2和6700N/mm~2之间变化时,涂层的显微硬度随着脉冲占空比的增加而降低,随着频率的增加而增加。随着脉冲占空比的减小,电荷转移电阻值增加,复合涂层材料的耐腐蚀性增强;随着脉冲频率的增加,电荷转移电阻增加,复合涂层材料的耐腐蚀性增强。     

超声-脉冲电沉积制备Ni-CeO2纳米复合材料

采用超声波辅助脉冲电沉积法制备Ni-CeO2纳米复合材料,用正交试验法评价了CeO2纳米颗粒添加量、平均电流密度、脉冲占空比、脉冲频率、超声波频率和功率、搅拌速率等工艺参数对复合材料中纳米颗粒共沉积量的影响,并对纳米复合材料的显微硬度和表面形貌进行了分析.结果表明,CeO2纳米颗粒添加量对复合材料中CeO2共沉积量的影响最大.利用超声波的空化效应,选取适当的脉冲电沉积工艺参数,可以获得高硬度的Ni-CeO2纳米复合材料;超声-脉冲电沉积制备的Ni-CeO2纳米复合材料晶粒细小且分布均匀.     

脉冲电沉积高速Ni工艺研究

研究了高速Ni镀液在脉冲电沉积条件下,工艺参数对Ni镀层的沉积速率、内应力、孔隙率及微观形貌等方面的影响规律。结果表明,温度、平均电流密度、频率、逆向脉冲系数及占空比对镀层性能和微观形貌有较大影响。与常规电沉积Ni方法相比,脉冲电沉积高速Ni还具有高效、节能等特点。     

电流模式对柠檬酸盐体系镀金的影响

针对作为密封层使用的镀金层存在沉积速率低、厚度不均匀的问题,使用自研精密电镀电源,对比直流（DC）、正向单脉冲（FPC）、正向群脉冲（FGPC）、周期换向脉冲（PPRC）对镀金的影响。仿真PPRC一个周期内镀层厚度的变化情况。使用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线荧光测厚仪分析镀层的表面形貌、结构、沉积速率、厚度均匀性和电流效率。结果表明：仿真中PPRC较FPC可以明显改善镀层的厚度均匀性,电流模式影响镀金层的晶面峰强和电流效率,DC、FPC、FGPC、PPRC镀金层的晶粒尺寸依次减小,镀金层表面的致密性和厚度均匀性提高,脉冲模式下阴极振动可显著提高沉积速率。使用适宜的PPRC参数镀金,可以在较高的沉积速率下获得厚度均匀、致密的镀金层。     

7075铝合金微弧氧化膜层致密性的电参数优化研究

采用正交试验法,对影响7075铝合金微弧氧化膜层致密性的电参数进行优化。以膜层厚度和孔隙率作为指标,以正向电压、电流密度、正占空比和脉冲频率作为因素设计,并开展了四因素三水平的正交试验。使用扫描电镜对正交试验后微弧氧化陶瓷膜层的表面形貌进行了观察;利用Image J软件对陶瓷膜层的膜层厚度及孔隙率进行测量。结果表明:影响微弧氧化陶瓷膜层厚度的电参数顺序从大到小依次为:正向电压电流密度正占空比脉冲频率,影响微弧氧化膜层孔隙率的电参数顺序从大到小依次为:正向电压电流密度正占空比脉冲频率;采用综合平衡法确定的电参数的优化结果为:正向电压550 V、电流密度8 A/dm~2、正占空比20%、频率400 Hz。     

超声条件下脉冲电镀 Ni-纳米 Al2 O3 复合镀层及其显微硬度研究

目的优选脉冲参数,以获得具有较高显微硬度的复合镀层。方法超声条件下,采用脉冲电镀方法制备Ni-纳米Al2O3复合镀层。以显微硬度作为性能指标,对比考察平均电流密度、占空比、频率和施镀时间的影响。结果 Ni-纳米Al2O3复合镀层的显微硬度随着平均电流密度升高,占空比增大,频率升高,均呈现出先增后减的趋势,而随着施镀时间延长,呈现出近似递减的趋势。结论在平均电流密度8 A/dm2、占空比0.6、频率1.5 k Hz、施镀时间3 min的条件下,制备的Ni-纳米Al2O3复合镀层显微硬度最高,约为427.1HV。较高复合量的纳米微粒有效起到了弥散强化和细晶强化作用,改善了复合镀层结构致密程度,进而提高了显微硬度。     

脉冲参数对等离子电沉积镍镀层结构和性能的影响

采用高频脉冲电源在纯铜基材上以等离子电沉积技术制备出了金属镍镀层,研究了高频脉冲频率以及占空比变化对等离子镀镍层结构和性能的影响。对镀层进行了SEM,显微硬度以及划痕结合力的表征。结果表明,随着高频脉冲频率和占空比的增加,镀层表面的熔融态形貌逐渐减少,镀层逐渐变得致密,表面硬度与结合力值也相应提高。通过讨论脉冲电源的能量作用方式,分析了频率及占空比对等离子电沉积镍层表面结构及性能的影响规律。     

复合电沉积工艺参数对镍晶微铸件表面性能的影响

目的将超声波、磁场引入到微电铸过程中,改善电沉积镍晶微构件的表面性能。方法改变电流密度、脉冲占空比、超声波功率、磁场强度的方向和强度,进行电沉积镍晶微铸件,分析这些工艺参数对微铸件表面形貌和显微硬度的影响。结果微铸件的显微硬度随磁场强度的增大而显著提高,随着阴极电流密度、超声波功率及脉冲占空比的增大呈现出先升高、后下降的规律,其中脉冲占空比对电铸层显微硬度的影响较弱。优选的工艺参数为:垂直磁场强度0.8 T,阴极电流密度2 A/dm2,超声波功率240W,脉冲占空比20%。结论引入超声波和磁场后可优化电沉积环境,细化电铸层晶粒尺寸,改善电铸层微观形貌,提高微铸件显微硬度。     

脉冲偏压对直流磁控溅射沉积MoN薄膜结构及性能的影响

MoN薄膜是一种具有潜在应用价值的薄膜材料,但对于其结构和性能的研究还较少。采用直流磁控溅射技术在304不锈钢基体表面沉积MoN薄膜,研究了脉冲偏压对MoN薄膜结构和性能的影响,并系统研究了MoN薄膜在不同摩擦条件下的摩擦磨损行为。采用X射线衍射仪和扫描电镜分析薄膜的晶相结构、晶粒尺寸、表面及断面形貌,采用HMV-2T显微硬度仪测试薄膜的显微硬度。采用UMT-TriboLab多功能摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能,并用扫描电镜观察磨损表面,分析其磨损机制。结果表明：脉冲偏压显著影响直流磁控沉积的MoN薄膜的晶相结构、表面形貌、断面结构、硬度和摩擦磨损性能;随脉冲偏压的增大,MoN薄膜的膜厚、硬度都先增大后减小,而薄膜的磨损率却先减小后增大,其中-500 V脉冲偏压下沉积的MoN薄膜具有最高硬度为7731 N/mm²,以及最低的磨损率为5.8×10^-7 mm³/（N·m）。此外,MoN薄膜在不同载荷和转速的摩擦条件下表现出不同的摩擦学行为。     

Study on Properties of Pulse Electrodeposited RE-Ni-W-P-SiC Composite Coatings

The effects of pulse frequency f and duty cycle r on the deposition rate, composition, morphology, and hardness of pulse electrodeposited RE （rare earth）-Ni-W-P-SiC composite coatings have been studied. The results indicate that pulse current can improve the deposition rate of RE-Ni-W-P-SiC composite coatings; W, P, and SiC contents in the coating decrease with the increase of pulse frequency and reach the lowest value at f = 33Hz, whereas the RE content in the composite coatings increases with the increase of pulse frequency. SiC content decreases with the increase of duty cycle, W content reaches the lowest value, and P content reaches the highest value at r = 0.4; pulse current and RE can lead to smaller size of the crystalline grains; however, the effects of different pulse frequency and duty cycle on the morphologies of RE-Ni-W-P-SiC composite coatings are not obvious. The hardness of RE-Ni-W-P-SiC composite coatings is the highest when the duty cycle is at 0.6 and 0.8 and pulse frequency is at 50Hz. At the same pulse frequency, the hardness of RE-Ni-W-P-SiC composite coatings at r= 0.8 is higher than that at r= 0.6.     

Effects of pulse current on properties of electrodeposited RE-Ni-W-P-SiC composite coating

Effects of pulse current on properties of electrodeposited RE-Ni-W-P-SiC composite coating were studied. The results show that hardness of the pulse current electrodeposited composite coatings is higher than that of the direct current electrodeposited composite coatings while other parameters are the same. Otherwise, the deposited velocity is higher, and wear resistance and corrosion resistance of the pulse current electrodeposited composite coatings are also improved when the average current density is 10 A/dm2 , pulse frequency is 800 Hz and duty ratio is 1: 5. The hardness of the coating as-deposited is HV500 - 700, and it reaches HV1300 after heat treatment at 400 ℃ for 1 h.     

脉冲持续时间对Ti纳米晶薄膜结构及性能的影响

采用大功率脉冲离子镀技术,通过调控单脉冲持续时间的方式,对所制备的纯金属细晶粒Ti薄膜的微观结构以及相关力学性能进行了对比研究。结果表明:在较小平均电流条件下,通过调控单脉冲持续时间T_(on)(占空比)可以获得较大峰值电流,并对薄膜的微观结构产生显著影响。薄膜的表面生长形貌表现为随着单脉冲持续时间的延长,颗粒间逐渐出现明显的孔隙,圆球状团聚生长的尺寸明显增大。截面生长形貌表现为随着脉冲持续时间的延长,发生由柱状形貌向树枝状形貌过渡,并产生大量的孔隙与缺陷,薄膜致密度明显下降。力学性能表现为随着脉冲持续时间的延长,薄膜的硬度与模量都呈现出先增大后大幅降低的变化趋势,且当单脉冲持续时间为4ms左右时,薄膜的硬度与模量存在最大值。     

电弧离子镀氧化铬涂层的组织结构及硬度

采用电弧离子镀方法在不锈钢基体上沉积Cr2O3薄膜，研究了氧流量和脉冲偏压对薄膜相结构、沉积速率、表面形貌、薄膜硬度的影响。结果表明，氧流量和脉冲偏压对薄膜的相结构有较大的影响，在氧流量为130cm^3／s、脉冲偏压为-100V时，出现Cr2O3{001}面择优取向；氧流量增高，脉冲偏压增大时，薄膜的表面形貌得到改善；在脉冲偏压为-200V、氧流量为130cmf^3／s时，可获得符合Cr2O3化学计量比的薄膜，其硬度达到36GPa。     

脉冲频率对HiPIMS制备TiN薄膜组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

为探究脉冲频率对通过高功率脉冲磁控溅射制备TiN薄膜组织力学性能的影响,选用Ti靶和N2气体,采用反应磁控溅射技术通过改变高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)电源脉冲频率在Si(100)晶片上制备不同种TiN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对所制薄膜晶体结构和成分、表面和断面形貌进行分析,利用纳米压痕仪对薄膜的硬度和弹性模量进行表征,并计算H/E和H^(3)/E^(2)。结果表明,高离化率Ti离子轰击促使薄膜以低应变能的晶面优先生长,所制TiN薄膜具有(111)晶面择优取向。薄膜平均晶粒尺寸均在10.3 nm以下,随着脉冲频率增大晶粒尺寸增大,结晶度和沉积速率降低,柱状生长明显,致密度下降,影响薄膜力学性能。在9 kHz时,TiN薄膜的晶粒尺寸可达8.9 nm,薄膜组织致密具有最高硬度为30 GPa,弹性模量374 GPa,弹性恢复为62.9%,具有最优的力学性能。     

Kinetic Monte Carlo simulation of growth of BaTiO3 thin film via pulsed laser deposition

Considering the characteristics of perovskite structure, a kinetic Monte Carlo（KMC） model, in which Born-Mayer- Huggins（BMH） potential was introduced to calculate the interatomic interactions and the bonding ratio was defined to reflect the crystallinity, was developed to simulate the growth of BaTiO3 thin film via pulsed laser deposition（PLD）. Not only the atoms deposition and adatoms diffusion, but also the bonding of adatoms were considered distinguishing with the traditional algorithm. The effects of substrate temperature, laser pulse repetition rate and incident kinetic energy on BaTiO3 thin film growth were investigated at submonolayer regime. The results show that the island density decreases and the bonding ratio increases with the increase of substrate temperature from 700 to 850 K. With the laser pulse repetition rate increasing, the island density decreases while the bonding ratio increases. With the incident kinetic energy increasing, the island density decreases except 6.2 eV〈Ek〈9.6 eV, and the bonding ratio increases at Ek〈9.6 eV. The simulation results were discussed compared with the previous experimental results.     

负脉冲电压对A356铝合金双脉冲微弧氧化膜组织与耐蚀性的影响

采用SEM、覆层测厚仪等研究了负脉冲电压对A356铝合金双脉冲微弧氧化处理膜的组织微观结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明,负脉冲电压通过其电极反应对膜层的组织与耐蚀性有重要影响,随负脉冲电压由0增加到160V,膜层厚度随负脉冲电压的升高而增加;膜层表面粗糙度先减小后增加,表面微孔孔径与数量先减小后增加,在负脉冲电压为40V时膜层表观上最致密;微弧氧化处理明显提高了合金的耐蚀性能,负脉冲电压为0V时最佳。