硫酸铜对复合化学镀镍–磷–纳米二氧化钛的影响

以镀液稳定性、纳米TiO_2在镀液中的分散性、沉积速率以及复合镀层的磷含量、TiO_2颗粒含量和显微硬度为评价指标,研究了镀液中硫酸铜添加量对Ni-P-纳米TiO_2复合化学镀的影响。镀液配方和工艺为:NaH_2PO_2·H_2O 32 g/L,NiSO_4·6H_2O 26 g/L,一水合柠檬酸20 g/L,CH_3COONa·3H_2O 15 g/L,表面活性剂20~40 mg/L,纳米TiO_2 1~2 g/L,CuSO_4·5H_2O 2~12 mg/L,温度(88±1)℃,pH=4.8±0.2,时间1 h。结果表明,镀液中添加适量硫酸铜后,沉积速率加快,复合镀液的稳定性和纳米TiO_2在其中的分散性改善。所得Ni-P-纳米TiO_2复合镀层的耐蚀性得到改善,显微硬度提高,孔隙率降低。硫酸铜的较优添加量为4mg/L。     

复合化学镀镍–磷–多壁碳纳米管层及其摩擦磨损行为

在45钢上制得复合化学镀镍–磷–多壁碳纳米管(MWNTs)镀层,镀液配方及工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 30 g/L,NaH_2PO_2·H_2O 25 g/L,乙酸钠15 g/L,柠檬酸钠15 g/L,乳酸25 mg/L,醋酸铅15 mg/L,MWNTs 1 g/L,柠檬酸0.5 g/L,pH 4.5~4.7,温度(85±1)℃,搅拌速率200 r/min,时间2 h。利用扫描电镜、X射线衍射仪分析了复合镀层的表面形貌和结构,并采用多功能材料表面性能测试仪对复合镀层的摩擦磨损行为进行研究。结果表明,Ni–P–MWNTs复合镀层是非晶结构,MWNTs均匀地嵌埋在基质镀层中,使得Ni–P–MWNTs复合镀层的显微硬度和耐摩擦磨损性能得到显著提高。     

脉冲电沉积铜-锡-镍-聚四氟乙烯复合镀层的组织结构和摩擦学性能

采用脉冲电沉积法在碳素工具钢表面制备Cu-Sn-Ni-PTFE复合镀层。镀液配方和工艺为:K_4P_2O_7·3H_2O 266.5 g/L,Cu_2P_2O_7·4H2O 20 g/L,NiSO_4·4H_2O 0.06~0.14 mol/L,KNaC_4H_4O_6·4H_2O 31.6 g/L,Na_2SnO_3·3H_2O 40 g/L,KNO_3 40 g/L,Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 20 g/L,PTFE 10 g/L,pH 9.5~10.0,温度35~40℃,电流密度2.5 A/dm~2,脉冲频率3 000 Hz,占空比60%,转速100 r/min,时间1 h。研究了镀液中Ni~(2+)浓度对复合镀层表面形貌、组成、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,镀液中Ni~(2+)浓度为0.1 mol/L时,Cu-Sn-Ni-PTFE镀层表面均匀、致密,显微硬度高达391 HV,耐磨性最好。     

镍–磷–石墨烯化学复合镀层的耐磨和耐蚀性能

在45钢上制得镍–磷–石墨烯化学复合镀层,镀液配方和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 30g/L,NaH_2PO_2·H_2O 25g/L,乙酸钠15g/L,柠檬酸钠15g/L,乳酸25mg/L,乙酸铅15mg/L,石墨烯100mg/L,APEO80mg/L,pH4.6,温度82°C,超声波功率150W,时间2h。利用扫描电镜分析了复合镀层的表面形貌,采用多功能材料表面性能测试仪对复合镀层的摩擦磨损行为进行研究,通过塔菲尔曲线和电化学阻抗谱测量研究了其在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,镍–磷–石墨烯复合镀层属于非晶态结构,石墨烯均匀地嵌埋在基质镀层中,使镍–磷–石墨烯复合镀层的显微硬度、耐磨性和耐蚀性均显著提高。     

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。     

镀液中二硫化钼添加量对镍-二硫化钼复合电镀层耐磨性的影响

以MoS_2作为增强相添加到由240 g/L NiSO_4·6H_2O、45 g/L NiCl_2·6H_2O、30 g/L H_3BO_3、20 g/L Na_2SO_4和0.2 g/L十六烷基三甲基溴化铵组成的镀液中,在45钢表面电沉积得到Ni–MoS_2复合镀层。采用扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验仪考察了MoS_2添加量对Ni–MoS_2复合镀层的表面形貌、相结构和耐磨性的影响。随着MoS_2添加量的增大,Ni–MoS_2复合镀层表面凸起的胞状结构增多,显微硬度先增大后减小,摩擦因数降低。当MoS_2的添加量为2 g/L时,所得Ni–MoS_2复合镀层的显微硬度为860.5 HV,耐磨性较佳。     

复合电刷镀镍–钨–钴–纳米碳化硅及其性能

采用电刷镀工艺在45钢表面制备了Ni-W-Co-n-Sic(纳米碳化硅)复合镀层,镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·7H_2O 393 g/L,Na_2WO_4·2H_2O 23 g/L,H_3BO_3 31 g/L,柠檬酸42 g/L,Na_2SO_4 6.5 g/L,CoSO_4·7H_2O 3 g/L,NaF 5g/L,n-SiC 0~30 g/L,温度25~45℃,pH 1.4~2.4,电压5~7 V,镀笔速率0.8 m/s,时间25 min。以Ni-W-Co合金镀层的外观为指标,筛选得到较适合的复合电刷镀电压为6 V。研究了镀液n-SiC含量对镀层的组织结构、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,镀液中n-SiC含量为15~25 g/L时,可以获得颗粒均匀分布、无微裂纹的Ni-W-Co-n-SiC复合镀层。随镀液中n-SiC含量增大,复合镀层的晶化程度、Ni固溶度和显微硬度均提高,耐磨性改善,但摩擦因数的变化不大。     

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。     

镀液中石墨烯添加量对镍-石墨烯复合电镀层微观结构和耐磨性的影响

为提高巴氏合金的耐磨性,将石墨烯作为增强相添加到由240g/L NiSO_4·6H_2O、45 g/L NiCl_2·6H_2O、30 g/L H_3BO_3、20 g/L Na_2SO_4和0.1 g/L十二烷基苯磺酸钠组成的镀镍液中,在ZSnSb8Cu4合金上电沉积得到镍-石墨烯复合镀层。采用扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验仪考察了镍-石墨烯复合镀层的表面形貌、组织结构和耐磨性。结果表明,复合电沉积镍-石墨烯能够有效提高巴氏合金基体的耐磨性,而镀液中石墨烯添加量的增大能使镀层晶粒细化,显微硬度升高,摩擦因数和磨损率减小。当镀液中石墨烯的质量浓度为400 mg/L时,镍-石墨烯复合镀层的显微硬度较高,耐磨性最优。     

镍铁–立方氮化硼复合电刷镀工艺研究

通过复合电刷镀在20钢基体表面制备镍铁–立方氮化硼(CBN)复合镀层。研究了施镀电压、镀液温度及镀笔速率对复合镀层中CBN含量的影响,分析了镀层中CBN含量与耐磨性之间的关系。复合电刷镀NiFe–CBN的镀液组成和最佳工艺条件为:NiSO4·6H2O 270~300 g/L,FeCl2·2H2O 23~27 g/L,H3BO326~30 g/L,Na3C6H5O7·2H2O 20~30 g/L,糖精2~3 g/L,十六烷基三甲基溴化铵0.2~0.3 g/L,pH 3.2~4.0,电压14 V,温度50°C,镀笔速率15 m/min,时间100~120 min。在最佳工艺下所得镀层的CBN质量分数为9.8%,显微硬度为770 HV,耐磨性和结合力良好。     

丁二酸对化学镀Ni-P-纳米TiO_2复合镀层性能的影响

研究了丁二酸对化学镀Ni-P纳米TiO_2复合镀层性能的影响。镀液组成及工艺条件为:NaH_2PO_2·H_2O 32g/L,NiSO_4·6H_2O 26g/L,一水合柠檬酸20g/L,CH_3COONa·3H_2O 15g/L,十二烷基苯磺酸钠40 mg/L,纳米TiO_2微粒0.6~1.5g/L,丁二酸4~24 mg/L,温度(88±1)°C,pH值4.8±0.2,时间1h。加入适量的丁二酸,能够提高镀液的稳定性,加快沉积速率,提高镀层中磷的质量分数、显微硬度及耐蚀性。丁二酸的最佳质量浓度为2g/L。     

热处理对镍–磷–金刚石复合镀层组织及摩擦学性能的影响

采用两步复合镀法在45钢上制备了镍-磷-金刚石复合镀层,即:先采用基础镀液(由NiSO_4·6H_2O 25 g/L、Na H_2PO_2·H_2O25 g/L、CH_3COONa·3H_2O 15 g/L和Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 10 g/L组成,pH 4～5,温度80～85℃)化学镀镍-磷合金30 min,再在基础镀液中加入0.4 g/L金刚石微粒(平均粒径10μm),在机械间歇搅拌(搅拌10 s后停10 s)下复合镀10 min。然后在不同温度(150～450℃)下热处理1 h,研究热处理温度对复合镀层显微硬度、组织结构和摩擦学性能的影响。经350℃热处理的镍-磷-金刚石复合镀层的显微硬度为1 100 HV,摩擦学性能与进口摩擦垫片相当。     

脉冲喷射电沉积制备钴–碳化铬复合镀层

采用包覆有50%(质量分数)Ni的C_(r3)C_2微米颗粒(粒径3~5μm)为第二相,以脉冲喷射电沉积制备Co–C_(r3)C_2复合镀层。镀液组成和工艺参数为:CoSO_4·7H_2O 430 g/L,C_(r3)C_2 200 g/L,H_3BO_3 30 g/L,NaCl 5 g/L,十六烷基三甲基溴化铵适量,pH=4,温度40°C,电压18 V,镀液流量2.4 L/min,喷头移动速率1.2 mm/s。研究了脉冲参数对复合镀层颗粒复合量、表面粗糙度、显微硬度以及耐磨性的影响,并探讨了颗粒复合量对镀层性能的影响。C_(r3)C_2颗粒的复合量越高,复合镀层的显微硬度就越高,耐磨性也越好,但表面粗糙度增大。最优脉冲参数为:占空比30%,脉冲周期200 ms。所得Co–C_(r3)C_2复合镀层的颗粒含量达11.98%,显微硬度为542.6 HV,摩擦因数为0.443。C_(r3)C_2颗粒在镀层中分布均匀,与基质金属结合牢固。     

电镀镍–钨–磷合金在海上平台输水管道系统中的应用

以海上平台输水管道系统用A106钢为基体电镀Ni–W–P合金。镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 100~200 g/L,Na_2WO_4·2H_2O 10~100 g/L,H_3PO_3 10~50 g/L,自制YC-5202添加剂10~40 m L/L,电流密度1~10 A/dm~2,pH 2~8,温度40~80°C。研究了热处理温度对合金镀层微观结构和显微硬度的影响,并表征了合金镀层的微观形貌、结合力、耐中性盐雾腐蚀、耐H_2S腐蚀和抗冲蚀性能。随热处理温度升高,镀层由非晶态转变为晶态,显微硬度先升高后降低。Ni–W–P合金镀层表面平整、致密,结合力良好,经720 h中性盐雾试验后的保护等级为10级,经168 h H2S腐蚀试验后的平均腐蚀速率为0.007 6 mm/a,仅发生轻度腐蚀;在冲蚀试验中的损耗速率为0.656 mg/(h·cm~2),比基材的损耗速率低70%。     

柠檬酸体系复合化学镀镍-磷-纳米二氧化钛稳定剂的研究

以镀液稳定性、纳米TiO_2在镀液中的分散性、沉积速率、镀层孔隙率和显微硬度为评价指标,研究了硫脲、碘酸钾以及苯并三氮唑对Ni-P-纳米TiO_2复合化学镀的影响。镀液配方和工艺为:NaH_2PO_2·H_2O 32g/L,NiSO_4·6H_2O26g/L,一水合柠檬酸20g/L,CH_3COONa·3H_2O 15 g/L,表面活性剂20~40 mg/L,纳米TiO_2 1~2 g/L,温度(88±1)℃,pH 4.8±0.2,时间1 h。结果表明:苯并三氮唑不适合作为本体系的稳定剂;硫脲作为稳定剂时的最佳用量为2.5~3.0 mg/L,碘酸钾作为稳定剂时的最佳用量为75~90 mg/L。     

镀液中石墨烯含量对镍–磷–石墨烯化学复合镀层耐磨性的影响

将石墨烯(50~250mg/L)加入传统的化学镀Ni–P合金镀液(由30g/LNiSO_4·6H_2O、25g/LNaH_2PO_2·H_2O、15g/L乙酸钠、15g/L柠檬酸钠、25mg/L乳酸和15mg/L醋酸铅组成,pH=4.3~5.1)中,在45钢表面得到Ni–P–石墨烯化学复合镀层。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了从不同石墨烯质量浓度的镀液中所得Ni–P–石墨烯复合镀层的表面形貌和结构,采用多功能材料表面性能测试仪考察了复合镀层的耐磨性。结果表明,所得Ni–P–石墨烯化学复合镀层为非晶态结构。当镀液中石墨烯的质量浓度为100mg/L时,Ni–P–石墨烯复合镀层的表面平整、均匀、致密,耐磨性最优。     

高碳化硅含量的镍–钨–微米碳化硅复合电镀及其耐蚀性

采用电沉积法在铁片上制备Ni–W–微米SiC复合镀层。研究了微米SiC颗粒用量、pH、电流密度等工艺参数对复合镀层中SiC颗粒含量的影响,得到最优工艺为:NiSO_4·6H_2O 20 g/L,Na_2WO_4·2H_2O 50 g/L,Na_3C_6H_8O_7·2H_2O 50 g/L,微米SiC颗粒20g/L,pH7.0,电流密度2.5 A/dm~2。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和浸泡腐蚀试验表征了Ni–W–微米SiC复合镀层的晶相结构、表面形貌、元素组成和耐蚀性。采用红外光谱法初步探讨了SiC微米颗粒的沉积机理。结果表明,SiC微米颗粒在复合镀层中的质量分数可高达42.5%,SiC微米颗粒的存在能消除Ni–W合金镀层的裂纹,从而提高镀层对基体的保护能力。镀液中的阴离子可能对SiC微米颗粒的沉积过程有一定的影响。     

稳定剂对中温化学镀镍–磷合金的影响

以镀液稳定性、沉积速率、镀层磷含量和光泽度为评价指标,研究了硫酸铜、硫酸高铈和硫脲各自作为稳定剂时对45钢上中温化学镀镍的影响。镀液的基础配方和工艺条件为:NaH_2PO_2·H_2O 28 g/L,Ni SO4·6H_2O 26 g/L,C_6H_8O_7·H_2O 12 g/L,CH_3COONa·3H_2O 15 g/L,十二烷基磺酸钠(SDS)10 mg/L,丁二酸3 g/L,pH 5.2±0.2,温度(75±2)°C,时间1 h。采用硫酸铜作为稳定剂时,镀层的光泽度最好,但沉积速率较慢;采用硫脲作为稳定剂时,镀液稳定性最好,沉积速率最快,但镀层光泽度较低;采用硫酸高铈作为稳定剂时,化学镀镍的效果不佳。将6 mg/L CuSO_4·5H_2O与2 mg/L硫脲复配时,镀液稳定性最好,沉积速率为15.72μm/h,可获得光泽度为171.3 Gs、表面平滑、结晶细致的中磷化学镀镍层。     

镍–二氧化锆复合电沉积工艺优化及其对钢表面的毛化效果

在钢试片上复合电沉积Ni–ZrO_2,使微米级的ZrO_2颗粒镶嵌在镍镀层中而形成具有一定粗糙度的表面。通过正交试验研究了NiSO_4·6H_2O、ZrO_2和十二烷基硫酸钠(SDS)添加量,电流密度和温度对Ni–ZrO_2复合镀层耐蚀性、显微硬度和粗糙度的影响。结果表明,电流密度对镀层耐蚀性的影响最大,温度对镀层粗糙度的影响最大。综合考虑Ni–ZrO_2复合镀层的显微硬度、耐蚀性和粗糙度3个指标,得到复合电沉积Ni–ZrO_2的最优工艺为:NiSO_4·6H_2O 280 g/L,NiC_(12)·6H_2O 30~60 g/L,H_3BO_3 30~40 g/L,ZrO_2 30 g/L,SDS 120 mg/L,1,4-丁炔二醇和糖精适量,电流密度3 A/dm2,温度45°C。在最优工艺条件下,Ni–ZrO_2复合镀层的耐蚀性最好,显微硬度为587.3 HV,粗糙度为14.327 4μm,比钢试片高一个数量级左右。     

pH对脉冲电镀锌–镍–锰合金的影响

在Q235钢表面脉冲电镀Zn–Ni–Mn合金,镀液组成和工艺条件为:ZnSO_4·7H_2O 43.1 g/L,MnSO_4·H2_O 59.2 g/L,NiSO_4·6H_2O26.3 g/L,Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 176.5 g/L,NH_4Cl 30 g/L,H_3BO_3 30 g/L,十二烷基硫酸钠(SDS)0.1 g/L,p H 4.5~6.0,温度30°C,平均电流密度30 m A/cm~2,脉冲占空比20%,脉冲周期1 ms,时间20 min。研究了pH对合金镀层元素组成、沉积速率、表面形貌和耐蚀性的影响。结果表明,随p H增大,沉积速率减小;镀层中锰含量升高,锌、镍含量降低;耐蚀性先增强后减弱。p H为5.0时,所得Zn–Ni–Mn合金镀层平整致密,Zn、Ni和Mn的质量分数分别为85.71%、5.03%和9.26%,中性盐雾试验96 h的保护等级为5级。与Zn–Ni合金镀层(Ni质量分数为12.88%)相比,Zn–Ni–Mn合金镀层的腐蚀电位正移了85 mV,腐蚀电流密度低了约2个数量级,耐蚀性更优。