SiO2粒径对Ni-Co-SiO2复合镀层性能的影响

长期暴露在海洋环境中的钢质紧固件的腐蚀问题严重影响了海洋工程装备和设施的服役安全性。电镀合金镀层是紧固件常用的防护方法,其中,镍钴合金镀层具有较好的耐蚀性。通过向Ni-Co镀液中添加不同粒径的SiO₂颗粒,利用电沉积技术在45钢基体上制备Ni-Co-SiO₂复合镀层。之后,分析了SiO₂粒径对复合镀层表面形貌和显微结构的影响,评价了复合镀层在3.5%（w）的NaCl溶液中的耐蚀性能,并对复合镀层的显微硬度和摩擦系数进行了测试。结果表明,随着镀液中SiO₂粒径的增大,复合镀层表面的SiO₂分布均匀性先增大后减小,当SiO₂粒径为70 nm时,镀层表面形成较完整的SiO₂膜层。动电位极化和电化学阻抗谱测试表明,掺杂70 nm的SiO₂的复合镀层具有最好的耐蚀性。随着镀液中SiO₂粒径增大,复合镀层的硬度逐渐降低,但其对摩擦系数的影响较小。      

铝表面Ni-SiC-WS2复合镀层的制备及其性能研究

为了探究SiC和WS₂微粒的共沉积对Ni镀层的组织结构、耐磨性与耐蚀性的影响，在1060铝表面制备纯Ni镀层、Ni-SiC和Ni-SiC-WS₂复合镀层，利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、球盘磨损机以及电化学工作站对镀层的表面、截面形貌、相组成、元素含量、显微硬度进行检测与分析，对比了纯Ni镀层、Ni-SiC和Ni-SiC-WS₂复合镀层的耐磨与耐蚀性能。结果表明：Ni-SiC-WS₂复合镀层平整致密，镀层中SiC和WS₂的质量分数分别为7.05%和2.53%,这导致其镍晶粒尺寸比纯Ni镀层和Ni-SiC复合镀层分别减小63.39%和21.63%。Ni-SiC-WS₂复合镀层的显微硬度最高可达424.73 HV_{0.5 N},比纯Ni镀层和Ni-SiC复合镀层分别提高57.70%和20.46%;镀层中的WS₂微粒有良好的减摩作用，使得Ni-SiC-WS₂     

不同过渡层结构对Cr-DLC复合涂层性能影响研究

为了改善大载荷工况下零件的耐磨损性能，提高其使用寿命，采用阴极真空电弧离子镀和微波等离子体辅助化学气相沉积复合工艺在轴承钢(9Cr18)表面制备了无承载过渡层、(Cr/CrN)_x周期承载过渡层和CrN₁…CrN_x梯度承载过渡层三种结构的Cr-DLC复合涂层。通过拉曼光谱(Raman)和X射线衍射仪(XRD)研究了不同Cr靶电流下Cr-DLC涂层的化学成分和结构，采用扫描电镜(SEM)观察了涂层的微观结构，并采用纳米压痕、显微划痕和摩擦磨损试验对复合涂层的力学性能和摩擦学性能进行了评价。结果表明，Cr掺杂DLC涂层中镶嵌了CrC晶粒，涂层的纳米硬度可达30 GPa以上；带有梯度CrN_x承载层的Cr-DLC复合涂层的力学性能和耐磨性能最好，与基底的结合强度可达52 N，磨损率为13.8×10^-7mm³/(N·m)，是基底材料的1.5%；大载荷摩擦试验表明，有梯度承载层的Cr-DLC涂层在800 N载荷下可保持1 000 s内不被破坏；Falex试验表明，有梯度...     

磁场非平衡度对CrN_x镀层性能的影响

使用具有不同非平衡度的磁控管直流磁控溅射技术沉积CrN_x镀层,并用Langmuir探针诊断、高斯仪测量、Ansys软件模拟等手段进行表征,研究了磁场非平衡度对溅射等离子体的空间分布状态以及CrN_x镀层的微观结构、硬度及摩擦性能的影响。结果表明:低非平衡度磁控管（K为2.78）将多数离子束缚在靶材表面大约6 cm范围内,而对于高非平衡度磁控管（K为6.41）则在此区域没有类似的高密度等离子体存在。随着磁场非平衡度的增大,CrN_x镀层的厚度递增,物相结构也从Cr+Cr₂N依次向Cr+Cr₂N+CrN和Cr₂N+CrN转化,且镀层的平整度和致密性随之明显改善。同时,CrN_x镀层的硬度随着非平衡度的增大而提高,摩擦系数则随之减小。     

热处理对Zr-B-N纳米复合涂层显微结构的影响

利用高功率脉冲和脉冲直流复合磁控溅射技术制备Zr-B-N涂层, 研究沉积过程中的氮气流量和热处理温度对涂层显微结构的影响。采用电子探针显微分析仪、扫描电镜和X射线衍射仪对涂层的成分、断面形貌及结构进行观察和分析。结果表明:热处理温度为600℃时, 涂层表面开始形成氧化膜, 部分锆离子与氧反应生成 (116) 晶面取向的Zr₃O;在N₂流量为6 m L/min (标准状态) 时, 经热处理后涂层结构仍以非晶相为主;当氮气流量为10 m L/min时, 随着热处理温度升高, 涂层结构逐渐变得疏松, 氧化反应加剧。氮分压越高制备的涂层结构越致密, 抗氧化能力越强;当热处理温度达800℃时, 涂层表面开始出现裂纹, 部分涂层脱离基体, 严重失效。     

脉冲电沉积CeO2-SiO2／Ni—W-P纳米复合镀层性能研究

为了探讨脉冲参数对CeO2-SiO2/Ni-W-P四元纳米复合镀层性能的影响,采用脉冲沉积的方法,在普通碳钢表面制备了CeO2-SiO2/Ni-W-P纳米复合镀层.在脉冲关断时间1 000μs和脉冲峰值电流密度30 A/dm2下,研究了脉冲导通时间对纳米复合镀层组织及性能的影响,采用能谱分析、硬度测试、扫描电镜(SEM)等技术对镀层化学组成、沉积速率、显微硬度和表面形貌进行了表征.结果表明,纳米复合镀层中CeO2和SiO2颗粒的质量分数随着脉冲导通时间的延长而增加,当脉冲导通时间为400～600μs时,沉积速率为32.33～38.22μm/h,显微硬度为609～674 HV;脉冲导通时间由100μs增加到400μs时,纳米复合镀层晶粒尺寸降低,但当脉冲导通时间再由400μs增加到1000μs时,纳米复合镀层晶粒尺寸又有所增加.     

Ni/SiC复合镀层腐蚀行为研究

研究了Ni/SiC复合镀层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为.测定了Ni/SiC镀层在NaCl溶液中的失重曲线,利用solartron恒电位仪测定其极化曲线,借助扫描电镜对镀层表面形貌进行了观察.结果表明,随着腐蚀时间的延长,腐蚀失重逐渐增加,但腐蚀速率逐渐降低;Ni/SiC复合镀层与纯Ni镀层耐盐水腐蚀能力基本相当;Ni/SiC复合镀层在3.5%NaCl溶液中的开路电位要高于纯Ni镀层的开路电位;在3.5%NaCl H2O2溶液中,两种镀层的开路电位均明显正移,且Ni/SiC复合镀层自腐蚀电流降低,说明复合镀层耐盐水腐蚀能力有所提高.镀Ni层中引入SiC颗粒能使其组织细化,并促进复合镀层在3.5%NaCl溶液中发生钝化,可能是Ni/SiC镀层在盐水中耐蚀性能提高的主要原因.     

无配位剂酸性镀液中Ni-W合金电镀层的性能

柠檬酸镀液体系电沉积Ni-W合金层,作为配位剂的柠檬酸根离子易在阳极发生氧化,造成镀液不稳定,进而影响镀层的质量。为此,采用无配位剂酸性体系,通过脉冲和直流方法制备了Ni-W合金镀层。采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了Ni-W合金镀层的成分、结构、形貌,用线性扫描曲线法研究了其耐蚀性能。结果表明:脉冲电沉积Ni-W合金层具有面心立方结构,镀层表面的平整性、硬度和耐蚀性能都得到了提高,且优于直流电沉积Ni-W合金层。     

Al2O3粒子对双脉冲电沉积Ni-Al2O3 镀层组织与性能的影响

通过直流电沉积(DC)、双脉冲电沉积(PRC)在45钢上制备了Ni-Al2O3复合镀层,研究了Al2O3颗粒含量对复合镀层性能的影响,并用X射线衍射、扫描电镜等测试方法分析了Ni-Al2O3复合镀层的组织形貌与性能.结果表明:Al2O3粒子的加入使镀层结晶细密、平整,复合镀层的硬度和耐高温氧化性能随着Al2O3含量的增加而升高;镀层中粒子含量相近时,双脉冲方式制备的复合镀层硬度、宏观残余应力和耐高温氧化性能优于相应的直流复合镀层.     

脉冲电沉积RE-Ni-W-B-PTFE-Al2 O3复合镀层性能的研究

高性能复合镀层具有优良的耐磨、耐蚀性能,能满足工业生产对材料性能的要求.研究了脉冲电沉积RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3复合镀层的成分、形貌及性能.结果表明:脉冲电流及Al2O3固体颗粒能明显提高RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3复合镀层中W和B的含量;与直流电沉积相比,脉冲电沉积RE-Ni-W-B复合镀层的表面裂纹已明显减小,但裂纹仍存在,当Al2O3耐磨颗粒及PTFE减摩微粒嵌入RE-Ni-W-B复合镀层中以后,在SEM 400倍下观察,RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3镀层已不存在裂纹, 而且镀液中Al2O3颗粒含量越多,晶粒就越细;此外,研究表明,镀液中Al2O3颗粒含量增加, RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3复合镀层镀态硬度增加,磨损率降低.     

脉冲电沉积纳米SiC/Ni-Co复合镀层腐蚀特性

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)研究了脉冲电沉积法制备的纳米晶Ni-Co合金镀层及其纳米 SiC/Ni-Co复合镀层的组织结构、表面形貌和成分。用浸泡法和电化学极化法对比测试了纳米晶Ni-Co合金镀层和纳米 SiC/Ni-Co复合镀层在3.5 wt% NaCl和5 wt% HCl溶液中的腐蚀行为。研究结果表明：通过脉冲电沉积法制备的Ni-Co合金镀层和纳米SiC/Ni-Co复合镀层具有典型的纳米晶结构;随着纳米SiC颗粒的增加,复合镀层的晶粒尺寸减小,硬度增加。所制备的纳米SiC/Ni-Co复合镀层颗粒分散均匀,其在3.5 wt% NaCl和5 wt% HCl溶液中的耐蚀性均优于纳米晶Ni-Co合金镀层。纳米晶Ni-Co合金镀层和纳米SiC/Ni-Co复合镀层在3.5 wt% NaCl溶液中的腐蚀速率极低,表现出极好的耐腐蚀性能,而在5 wt% HCl溶液中的腐蚀形态则表现为点蚀。     

不同沉积方式对Ni-W/SiC复合镀层组织及摩擦性能的影响

为提升Ni-W/SiC复合镀层表面性能,利用电沉积技术在304不锈钢表面制得Ni-W/SiC复合镀层,对比分析脉冲电沉积法、喷射电沉积法和超声-喷射电沉积法3种不同沉积方式对镀层组织与性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、和原子力显微镜(AFM)观察镀层表面形貌并分析表面粗糙度及元素组成,通过X射线衍射仪(XRD)分析镀层的物相组成并计算晶粒尺寸。利用显微硬度计和摩擦磨损试验机对镀层进行显微硬度和摩擦性能研究。结果表明,按照脉冲、喷射和超声-喷射电沉积的顺序,Ni-W/SiC复合镀层的孔隙率、粗糙度、晶粒尺寸、磨损量、摩擦系数依次降低,而镀层平整度和显微硬度依次增加。超声-喷射电沉积Ni-W/SiC复合镀层显微硬度为626.3 HV,其磨损失重为1.1 g。相较于脉冲电沉积和喷射电沉积Ni-W/SiC复合镀层,超声-喷射电沉积Ni-W/SiC复合镀层磨痕深度更浅,磨痕轨迹更宽,展显出更好的耐磨损性能。     

NdFeB表面镀镍层不同脉冲参数时的形貌及性能

与直流电镀相比,脉冲电镀具有许多优点;而目前有关脉冲参数对NdFeB表面镀镍层耐蚀性影响的研究少有报道.以NdFeB为基体材料,以不同的电流密度和占空比脉冲电镀镍,利用扫描电镜(SEM)观察镀层表面形貌,在3.5％ NaCl溶液中进行极化曲线和交流阻抗谱测试考察镀层的耐蚀性能,并测量镀层硬度以及结合强度,以获得最佳脉冲电镀工艺.结果表明:NdFeB表面脉冲电镀镍层较直流电镀层晶粒更细,表面更光滑平整;电流密度为2 A/dm2,占空比为0.4时,镀层表面晶粒均匀致密,表现出良好的耐腐蚀性能;脉冲电镀层的硬度大于直流电镀层,且在电流密度2 A/dm2,占空比0.4时硬度最大,达497.5 HV0.98N,热震20次表现出良好的结合性能.     

倍频微脉冲复合高功率磁控溅射TiCN薄膜结构及性能研究

如何提高高功率磁控溅射技术(HIPIMS)的沉积速率一直是PVD领域的研究热点,微脉冲复合高功率磁控溅射技术由于其在常规HIPIMS的单脉冲内耦合多个微脉冲,不仅进一步激励等离子体放电,更有效降低了磁控靶回吸现象,有利于提高HIPIMS的沉积速率。利用微脉冲复合高功率磁控溅射技术制备TiCN薄膜,系统研究了乙炔(C2H2)流量对TiCN薄膜结构性能的影响。采用扫描电子显微镜、Raman光谱、球-盘式摩擦磨损试验机、电化学分析仪分别表征薄膜截面形貌、结构、摩擦磨损性能、电化学腐蚀性能,结果表明:随着乙炔气体流量升高,TiCN薄膜沉积速率增加,摩擦系数先变小后不变,磨痕宽度先减小后增大,乙炔流量为1.4 mL/min时磨痕宽度最小为80.4μm,TiCN薄膜耐蚀性减弱,在乙炔流量0.8 mL/min时耐蚀性最好。     

钢线材硫酸盐体系电镀纳米晶锌镀层工艺研究

为了克服传统线材高速电镀锌工艺存在的镀层耐蚀性能差问题,研究了硫酸盐电镀纳米晶锌镀层的工艺.采用场发射扫描电子显微镜、透射电镜和X-射线衍射技术对镀锌层的表面形貌及晶粒尺寸进行了表征,利用极化曲线和线材缠绕试验对纳米晶锌镀层的耐蚀性能和延展性能进行了研究.结果表明:在基础硫酸盐镀液体系中,仅通过改变脉冲电镀参数并不能得到纳米晶锌镀层;而在含有唯一添加剂(晶粒细化剂1 g/L)的基础硫酸盐镀液体系中,通过对双脉冲电镀参数的优化,得到了平均晶粒尺寸为31 nm,结晶细密、平整、光亮的纳米晶锌镀层;该纳米晶锌镀层在低碳钢板材和线材表面重现性良好;纳米晶锌镀层的耐蚀性能优于传统粗晶锌镀层,且具有良好的延展性.     

磁控溅射CrC复合镀层对轴承性能可靠性的影响

应用非平衡磁控溅射离子镀技术在6204轴承钢球表面制备出CrC复合镀层,并对CrC镀层轴承和无镀层轴承的性能可靠性进行了实验及其对比分析。研究结果表明,采用平衡磁控溅射离子镀技术制备的CrC复合镀层质量优异;CrC镀层钢球轴承明显降低了轴承的振动值,提高了振动的稳定性和抗温变性能,具有良好的性能可靠性。     

Ni/纳米Y2O3复合刷镀层的组织结构与摩擦磨损特性

添加纳米颗粒的复合镀层较常规单相镀层具有更优异的性能。采用电刷镀技术在2Cr13不锈钢表面制备了Ni/纳米Y2O3复合镀层,研究了纳米Y2O3含量对复合镀层的形貌、成分、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:与纯镍镀层相比,复合镀层表面更为平整致密;随着镀液中纳米Y2O3含量的提高,复合镀层的硬度呈现先升高后降低的趋势;当纳米Y2O3颗粒含量为15 g/L时,复合镀层的晶粒最为细小,硬度达到极大值,摩擦系数(0.20)明显低于快速镍镀层(0.38),磨损面的黏着和撕裂现象大大减轻,表现出良好的摩擦磨损性能。     

脉冲电沉积制备Ni-W-Fe-La纳米晶析氢电极材料

脉冲电沉积合金层较为复杂,目前尚未实际应用。采用脉冲电沉积技术制备了Ni-W-Fe-La纳米晶合金析氢镀层,利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪等设备测试了合金镀层的形貌、结构和组成。研究了制备工艺对镀层析氢性能的影响。确定了合金镀层的最佳制备工艺条件:机械搅拌下,控制平均电流密度Jm=5A/dm2,峰值电流密度Jp=14A/dm2,占空比R为35%,脉冲频率f=150Hz,pH值6.0～6.5,脉冲时间30min,镀液温度35℃。结果表明:制备的Ni-W-Fe-La镀层为纳米级镀层,其晶粒尺寸为48.73nm;稀土La元素的加入能够明显改变镀层表面形貌、晶粒尺寸以及镀层的耐蚀和析氢电催化活性,析氢电位比直流电沉积所得的同类镀层明显正移。     

Ni-Cu-P合金镀层表面稀土复合转化膜的性能

Ni-Cu-P三元合金镀层在烟气冷凝液中具有较好的耐蚀性能,但仍不能完全满足要求,还需做进一步的防腐蚀处理。稀土转化膜能有效地改善Ni-Cu-P合金镀层的耐蚀性能,为提高单层稀土转化膜的性能,在稀土转化液中添加苯并三氮唑(BTA)与稀土元素复合成膜。采用扫描电子显微镜、电子能谱仪和傅立叶变换红外光谱仪分析转化膜的表面形貌及化学成分,采用极化曲线和交流阻抗分析转化膜的耐蚀性能。结果表明:单层硝酸铈转化膜表面存在微裂纹,BTA可与稀土元素复合成膜,优化膜层形貌,抑制微裂纹的形成,使膜层更致密;复合转化膜的电荷转移电阻较单层转化膜的大,腐蚀电流密度较小,与单层转化膜和合金镀层相比,复合转化膜的腐蚀电流密度分别降低约40%和90%,耐蚀性能最佳。     

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。