脉冲喷射电沉积纳米镍涂层的组织与耐腐蚀性能

采用脉冲喷射电沉积方法在45钢基体表面制备了纳米镍涂层,用扫描电镜和X射线衍射仪研究了平均电流密度对镍涂层表面形貌、微观组织结构及平均晶粒尺寸的影响,并进行了耐腐蚀性试验.结果表明:用该方法制备的纳米镍涂层表面比较平整、晶粒细小并且结合较致密,但晶粒间仍存在一定的孔隙;随着平均电流密度的增大,平均晶粒尺寸先变小再变大,当平均电流密度为39.8 A·dm-2时涂层最致密,平均晶粒尺寸最小(13.7 nm);纳米镍涂层试样的耐腐蚀性能有较大的提高,但经过一段时间后腐蚀速率有所上升,这可能与腐蚀介质的渗入有很大关系.     

电流密度对摩擦喷射电沉积制备镍沉积层微观形貌及性能的影响

采用摩擦喷射电沉积系统制备了镍沉积层,用形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计等研究了镍沉积层的表面形貌、组织结构、晶粒平均尺寸和显微硬度随电流密度的变化。结果表明:硬质粒子能有效去除镍沉积层表面的吸附气泡和积瘤,获得表面较为平整光亮的沉积层;随着电流密度的增大,(111)、(200)和(220)晶面的择优取向度趋于一致,镍沉积层的表面粗糙度和晶粒平均尺寸先减小后增大,电流密度为80A.dm-2时表面粗糙度最小,电流密度为100A.dm-2时晶粒的平均尺寸最小,为9.67nm;显微硬度先增大后减小,当电流密度为80A.dm-2时最大。     

电沉积纳米晶材料摩擦学尺寸效应研究

采用脉冲电沉积法制备了不同晶粒尺寸的纳米晶镍材料,实现了纳米晶粒的有效可控。考察了晶粒尺寸对纳米晶镍材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:粗晶镍呈现严重的粘着磨损,随着晶粒的细化,硬度和强度的增加显著提高了镀层的抗塑性变形和抗粘着磨损的能力。电沉积镍具有明显的摩擦学尺寸效应,随着晶粒尺寸的减小,镍的磨损机制由粘着磨损逐渐转变为微磨粒磨损和氧化磨损,其摩擦因数逐渐降低,耐磨性显著增强。     

激光熔覆纳米镍镀层的组织和性能

采用自制的喷射电镀设备在低碳钢基体上制备了纳米晶镍镀层,并对镍镀层进行了激光熔覆处理;研究了平均脉冲电流密度对镀层微观组织的影响及激光熔覆处理对纳米镍镀层形貌、显微硬度和结合强度的影响。结果表明:随着脉冲电流的提高,纳米镍镀层的表面平整性得到提高;经过激光熔覆处理后镀层的致密度增大,显微硬度从597.5 HV提高到658.2 HV,结合强度从10.2 MPa提高到19.5 MPa。     

镍锰合金的纳米晶电铸

电铸镍锰合金因其特殊的性能而具有重要的应用前景。分析了电沉积纳米晶材料的原理 ,在此基础上采用高速冲液、直流和高频脉冲电流以及电解液中加入添加剂等方法进行了镍锰合金的电铸试验 ,并对电铸层的锰含量、表面形貌和晶粒尺寸进行了测试。试验结果实现了镍锰合金的纳米晶电铸。讨论了锰含量、电流密度和添加剂等因素对电铸层晶粒尺寸和表面形貌的影响。     

喷射纳米Al2O3增强镍基复合镀层的摩擦行为研究

采用摩擦喷射电沉积工艺制备了纳米Al2O3镍基复合镀层，观察了镀层的表面形貌，测试了镀层的显微硬度，并考察了镀层在不同载荷下的摩擦行为，并初步探讨了其磨损机制。结果表明：当纳米Al2O3质量浓度为50g/L时，获得的复合镀层表面平整、晶粒细小、组织致密；显微硬度达到最高，较纯镍镀层提高了39％；在500N、油润滑条件下复合镀层耐磨性提高了30．4％。复合镀层的磨损机制主要是磨粒磨损，而纯镍镀层主要是粘着磨损和磨粒磨损。     

脉冲电铸制备纳米CeO_2增强镍基复合材料

用脉冲电铸技术制备了纳米CeO2增强镍基复合材料,研究了镀液中纳米CeO2颗粒添加量、阴极平均电流密度、占空比及脉冲频率对电铸复合材料中CeO2含量的影响,并对复合材料的显微硬度和表面形貌进行了分析.结果表明:在CeO2添加量40 g·L-1、阴极平均电流密度4A·dm-2、占空比0.2、脉冲频率1 000 Hz的条件下,电铸复合材料中CeO2含量最高为2.98%;其显微硬度为484 HV,较脉冲纯镍的323 HV有明显提高;与直流电铸纳米CeO2增强复合材料相比,脉冲电铸制备的复合材料表面更平整,组织更致密,晶粒更细小,且减少了纳米CeO2颗粒的团聚现象.     

不同方式电沉积纳米TiN/Ni复合镀层的组织和耐磨损性能

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声-脉冲电沉积三种方式在45钢表面制备了纳米TiN/Ni复合镀层,分析了复合镀层的组织、显微硬度以及镀层中TiN的含量,并对复合镀层的耐磨损性能进行了研究。结果表明:直流电沉积复合镀层的晶粒最粗大,超声-脉冲电沉积复合镀层的晶粒尺寸最细小;直流电沉积复合镀层、脉冲电沉积复合镀层和超声-脉冲电沉积复合镀层的显微硬度以及镀层中TiN的含量依次增大;超声-脉冲电沉积复合镀层具有最佳的耐磨损性能,其磨损量为直流电沉积复合镀层的46%,显微硬度为604.72HV,镀层中TiN的质量分数为2.27%。     

超声波辅助选择性电沉积技术研究进展

选择性电沉积技术可用于机械零件局部表面功能性涂层的制备,还可用于局部损失部位的尺寸恢复,该技术具有沉积电流密度大、沉积速度快的特点,但同时存在沉积层残余应力大、易产生裂纹、质量不均匀等不足。将超声波引入选择性电沉积可减小沉积层的内应力,提高沉积层的硬度和耐腐蚀性能,实现机械零件局部高性能涂层的制备及小型精密件的快速成形。介绍了浸没式超声辅助选择性电沉积、超声辅助喷射电沉积以及工件振动式超声辅助喷射电沉积等超声波在选择性电沉积技术中的应用方式,重点介绍了超声波对镀层表面形貌、相结构、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等的影响,探讨了超声空化、热效应和机械效应等超声波影响选择性电沉积的机理,并指出了超声波辅助选择性电沉积技术存在的问题及发展方向。     

喷射电沉积制备泡沫镍实验研究

提出了一种制备泡沫镍的新方法——喷射电沉积法。该方法基于高电流密度容易生成多孔枝晶沉积层的原理,制备了具有简单形状的泡沫镍试样。研究了相关工艺参数（电解液成分、电流密度、电解液喷射速度等）对泡沫镍试样的微观结构影响,结果表明：多孔沉积层的孔壁由枝晶构成,孔壁围成了孔洞,孔隙率在30%～70%之间;随着电流密度的增大,泡沫镍的孔隙率逐渐减小;随着电解液喷射速度的提高,泡沫镍的孔隙率逐渐增大。     

纳米晶镍锰合金的脉冲电铸研究

利用冲液装置进行了镍锰合金的脉冲电铸试验,并对电铸层的锰含量、晶粒尺寸和显微硬度进行了测试。结果表明电铸层的晶粒可达到纳米级。分析讨论了电流密度和脉冲参数对电铸层锰含量、晶粒尺寸和显微硬度的影响规律。     

电沉积Ni-W合金纳米晶镀层组织形貌与显微硬度

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)和扫描电镜(SEM)等方法研究电沉积Ni-W合金镀层。结果表明,镀层的晶粒尺寸在30 nm以内,为纳米晶镀层;电沉积过程中镀层首先在划痕和蚀坑边缘处优先沉积并生长,在优化的工艺条件下形成的镀层表面呈胞状紧密排列,显微组织均匀、致密,并且沉积态镀层的显微硬度一般都可达600 HV以上,经550 ℃热处理后,Ni-W合金镀层的显微硬度可增大到1 132.88 HV;优化的电沉积工艺参数为：钨酸钠(Na2WO4•2H2O)的浓度为30～50 g/L,电流密度为15 A/dm2,pH=7,温度为60～70 ℃。     

电流密度对氨基磺酸盐镀液电沉积纳米TiN/Ni复合镀层性能的影响

以添加有纳米TiN颗粒的氨基磺酸盐镀液为基础镀液,采用超声-脉冲电沉积的方法在45钢表面制备了纳米TiN/Ni复合镀层,分析了电流密度对其微观形貌、显微硬度以及表面TiN含量及分布的影响。结果表明:当电流密度在2~5A·dm~(-2)时,复合镀层结构致密且厚度均匀,其厚度随电流密度的增大而增加;随着电流密度的增大,复合镀层表面晶粒先细化后长大,显微硬度先提高后降低,当电流密度为4A·dm~(-2)时,镀层表面平整,表面和截面硬度均达到最大,分别为677,763HV;复合镀层表面TiN的含量随电流密度的增大先增加后减少,当电流密度为4A·dm~(-2)时,其含量最高且分散均匀。     

超声-脉冲电铸工艺参数对镍铸层晶粒尺寸的影响

采用超声-脉冲电铸工艺在覆铜板表面的微区域内制备了镍铸层,用扫描电镜观察镍铸层的表面形貌,并采用Image Tool软件测量了镍铸层的平均晶粒尺寸,研究了超声波功率及方向、脉冲平均电流密度、脉冲占空比等对镍铸层晶粒尺寸的影响。结果表明:其他条件相同时,双向(y向和z向)超声波制备镍铸层的晶粒尺寸小于相同功率单向(y向或z向)超声制备的;随着超声波功率、脉冲平均电流密度的增大,镍铸层的晶粒尺寸先减小后增大;当脉冲占空比由10%增大到30%时,晶粒尺寸由0.97μm增大到3.32μm。     

电流作用方式对纳米TiN/Ni复合镀层组织与力学性能的影响

采用添加了纳米TiN的氨基磺酸镍系镀液,利用超声电沉积方法在45钢基体上制备了纳米TiN/Ni复合镀层,对比研究了直流、单脉冲、正负脉冲等3种电流作用方式对镀层表面形貌、纳米TiN含量及分布、界面结合力、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:与直流电沉积相比,脉冲电沉积镀层的晶粒细小、表面平整、表面裂纹少、界面结合力高,且正负脉冲电沉积的界面结合力高于单脉冲电沉积的;脉冲电沉积更易沉积纳米TiN粒子,且正负脉冲电沉积TiN的沉积速率大于单脉冲的;正负脉冲电沉积镀层的显微硬度最高,摩擦磨损性能最佳,直流电沉积的最差。     

脉冲射流电铸纳米晶铜的组织与性能

采用射流电铸快速成型方法,在脉冲电流条件下制备了铜铸层,研究了脉冲电流频率和峰值电流密度对铜铸层表面形貌、微观组织结构、晶粒大小以及力学性能的影响。结果表明：在高电流密度下制备出的块体纳米晶铜,晶粒尺寸为32-65nm;提高脉冲电流频率和峰值电流密度有利于获得颗粒细小、表面平整的纳米晶铜铸层;制备的纳米晶铜最大抗拉强度高达590MPa,是普通粗晶铜的4．5倍,纳米晶铜的最大伸长率为10％．     

表面纳米化处理对Cr5Mo钢流动加速腐蚀性能的影响

采用超声喷丸(USSP)技术对Cr5Mo钢表面进行纳米化处理,研究了试验钢表面的组织及显微硬度,并对超声喷丸前后试样在含H2S流动去离子水溶液中的流动加速腐蚀性能进行了研究,并对腐蚀产物膜的微观形貌进行了观察。结果表明:经USSP处理后,试样表面形成了一定深度的纳米晶层,该晶层内的平均晶粒尺寸约为20nm;表面纳米化能够明显提高试样表层的显微硬度,并且处理时间越长,显微硬度越大,变形层厚度越大;与原始粗晶试样相比,表面纳米化试样的抗流动加速腐蚀性能增强,表面生成的腐蚀产物膜较致密;随着USSP处理时间的延长,腐蚀产物膜的致密度和完整性变差,耐蚀性能逐渐下降。     

感应熔敷微-纳米碳化钨复合涂层的耐磨性研究

用感应加热熔敷方法在Q235钢表面制备了微-纳米碳化钨复合涂层，并分析了涂层的微观结构、显微硬度及耐磨性。结果表明：涂层的组织主要由镍基固溶体和碳化钨颗粒组成。涂层与基体冶金结合；微-纳米碳化钨涂层的耐磨性比微米碳化钨涂层平均提高0．5倍。     

Ni-La2O3纳米复合镀层制备工艺研究

将La2O3纳米颗粒添加到氨基磺酸镍镀液中采用电沉积方法制备Ni-La2O3纳米复合镀层，研究了多种因素对复合镀层中La2O3含量的影响，分析了复合镀层的表面形貌和显微硬度。结果表明：试验条件下最佳工艺为电流密度2A／dm^2、镀液温度50℃、搅拌速度800r／min、镀液中La2O3含量30g／L；与纯镍镀层相比，复合镀层表面平整光滑、组织致密均匀；其显微硬度也高于纯镍镀层，并随着复合镀层中La2O3含量的增加而升高。     

超声-电沉积纳米Ni-TiN复合镀层及其表征

采用超声-电沉积法制备了纳米Ni-TiN复合镀层。通过实验分析，确定出制备纳米Ni-TiN复合镀层的最佳工艺参数，利用扫描电镜(SEM)和高分辨电子显微镜(HREM)观察复合镀层的表面形貌和显微组织。结果表明：镍晶粒和TiN颗粒都是以纳米数量级尺寸的形式存在于该复合镀层中。