一种抗高温磨损刷镀层的试验研究

本文对我们研制的Ni—P合金刷镀层进行了X—射线结构分析,扫描电镜及能谱分析,还进行了再强化特性的研究,认为该Ni—P合金刷镀层在室温至300℃之间为非晶态合金,在300℃～400℃之间晶化,400℃时将析出(Fe、Ni)3P相,形成Ni基体分布(Fe、Ni)P第二相的组织,获得了良好的硬化效果。该刷镀层加热到700℃后才开始软化。因此,本试验研究认为,该Ni—P合金刷镀层适用于热锻模、压塑模等要求高温耐磨性能的零件的修复和强化。     

钴-镍-磷非晶态耐高温磨损合金镀层的性能研究

常温条件下,使用Co—Ni—P合金刷镀液应用电刷镀的方法可以获得非晶态刷镀层。用X射线衍射仪和差热分析装置研究了Co—Ni—P合金镀层的结构和晶化温度,当温度低于晶化温度323.4℃时,镀层为非晶态结构;随着温度的进一步升高,镀层由非晶态向晶态结构转变,并析出第二相组织。在600℃,保温30min后,Co—Ni—P非晶合金镀层的相结构为fec—Ni相十析出相。在GW/(ML—MS)高温磨损试验机及Skoda—Savin磨损试验机上分别测量了Co—Ni—P非晶合金镀层与Ni—W(50)合金镀层在不同温度及不同热处理温度下的体积磨损量。结果表明,在12℃—500℃范围内,Co—Ni—P非晶合金镀层的耐高温磨损性均优于Ni—W(50)合金镀层;而在27℃—450℃热处理后,Co—Ni—P非晶合金镀层的耐磨性(磨轮磨损)仍优于Ni—W(50)合金镀层,只有在500—600℃热处理后,Ni—W(50)合金镀层的耐磨性优于Co—Ni—P非晶合金镀层。     

高磷Ni-P镀层的AFM表征及耐蚀性

化学镀Ni-P二元合金镀层的耐蚀性与其组织结构、表面形态密切相关。实验获得磷质量分数11.54%的高磷镀层,镀态下为非晶态结构。300℃热处理后开始晶化,并在400℃热处理时完全晶化,镀层由非晶态的Ni相转变为Ni3P+Ni混合稳定相。用原子力显微镜(AFM)对镀层表面观察发现,不同热处理下的镀层合金表面形态差别很大。形态的差异对镀层合金的耐蚀性有影响,特别是400℃热处理后,由于表面纳米植被的覆盖使得此时镀层合金的耐蚀性最优异。     

Ni-W合金电刷镀层的高温氧化与高温磨损特性

用电刷镀方式制备了Ni—W(D)合金镀层，测试了镀层在不同温度下的氧化与滑动磨损速率，用扫描电镜观察了试样磨损表面的形貌。结果表明：Ni—W(D)合金刷镀层在600℃以下具有较高的抗氧化能力，超过700℃时由于氧化膜中WO3的增加，镀层抗氧化能力下降；500℃以下时，由于镀层氧化膜的减摩作用，Ni—W(D)合金刷镀层的磨损机理主要是轻微磨粒磨损；600℃以上时，镀层的磨损机理主要为镀层剥落和粘着磨损，磨损速率较大。     

热处理对不锈钢表面化学镀Ni-Cr-P合金镀层结构及性能的影响

采用化学镀工艺在不锈钢表面获得了Ni-Cr-P合金镀层。研究了Ni-Cr-P非晶态合金膜随热处理温度升高,其结构以及显微硬度和耐蚀性的变化规律,并对变化的原因进行了分析。结果表明,镀态Ni-Cr-P为非晶态镀层,200℃热处理开始晶化,到400℃时Ni3P晶化比较完全,800℃时Ni3P完全分解,生成含Ni、Cr、Fe的合金膜的Cr2Ni3和FeNi2P相。其显微硬度随热处理温度升高而升高,500～600℃之间显微硬度略有下降,600～700℃又随着热处理温度的升高而略有升高,700℃后显微硬度略有下降;合金膜的耐腐性在热处理温度200～400℃间变化较小,500℃热处理后其耐腐蚀性下降厉害,600～700℃随着热处理温度的升高其耐腐蚀性又略有升高,800℃后由于Ni3P的分解其耐腐蚀性又急剧下降。     

热处理对Ni-P-金刚石化学复合镀层组织结构的影响

研究了热处理对Ni—P—D(金刚石)复合镀层的组织结构的影响。结果表明，复合镀层镀态时为非晶 微晶结构；镀层在300℃加热后开始晶化，晶化后形成晶相Ni和Ni3P，并以Ni3P相为主相；随着热处理温度升高，晶化相不断析出并长大，至500℃晶化基本完成。晶化过程中Ni相的相对含量逐渐增加，最后形成的镀层晶化组织以Ni相为主相。     

加热温度对铝合金化学镀Ni-W-P合金组织及相变行为的影响

通过差示扫描热分析仪(DSC),X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)等测试手段研究了6061铝合金基体化学镀Ni-W-P合金的组织及相转变行为.结果表明,Ni-W-P镀层为微晶结构,直径为（5-6）nm,200℃加热1h后,镀层仍为微晶,但有所长大,直径约为30nm,300℃,400℃,525℃和600℃加热1h后,镀层析出Ni3P和Ni相,没有其它亚稳相析出;400℃时Ni-W-P镀层硬度达到峰值,大约为940HV0.1。     

Ni-Cu-P／MoS2固体润滑刷镀层的相及织构分析

Ni—Cu—P／MOS2固体润滑复合刷镀层具有良好的耐磨减摩性能，为探明其摩擦学性能良好的原因，本文对该镀层的相结构及其织构现象进行了X光衍射分析。结果表明镀层镀态时有亚稳间隙相析出，且MOS2呈现(001)面织构．这些均有利于Ni—Cu—P／MoS2镀层的摩擦学性能。     

n-Al2O3/Ni-P复合电刷镀层的组织及摩擦磨损特性

研究了镍磷基纳米Al2O3复合电刷镀层(n—Al2O3／Ni-P)的组织特征及摩擦磨损特性，并与镍磷合金刷镀层进行了比较。结果表明：n—Al2O3／Ni—P复合刷镀层表面粗糙度更小，组织有明显的细化倾向；当镀液中n—Al2O3含量为20g／L时，复合刷镀层的硬度最高，达561HV，是Ni-P镀层硬度的1．3倍，此时复合镀层的耐磨性也最好，磨损失重相比于Ni—P镀层，减少60％以上。     

电沉积非晶态镍磷镀层的结构及晶化过程

对电沉积磷含量12.3wt%非晶态Ni-P镀层晶化过程进行了分析。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描分析(DSC)、透射电镜(TEM)和高分辩透射电镜(HRTEM)研究了非晶态Ni-P合金镀层热处理前后的相转变和结构变化。结果表明,晶化过程分步进行,经历非晶→亚稳相→稳定相的转变。XRD和分析结果表明,270℃镀层开始晶化,亚稳相Ni12P5和Ni5P2析出,420℃时完全消失,转变为Ni3P和Ni稳定相。     

铝合金化学镀Ni-P、Ni-W-P组织及相转变行为

采用差示扫描热分析仪（DSC）、X射线衍射（XRD）等研究了6061铝合金基体化学镀Ni-P、Ni-W-P合金的组织结构及相转变行为。结果表明，镀态Ni-P、Ni-W-P镀层的结构都是微晶结构；200℃热处理1h后．Ni-P、Ni-W-P镀层仍为微晶，但微晶有所长大；300、400、525和600℃热处理1h后，Ni-P、Ni-W-P镀层析出Ni3P和Ni晶体，没有其它亚稳相析出；400℃时Ni-P、Ni-W-P镀层硬度达到峰值，其值分别为840HV100和940HV100。     

非晶态镍磷合金晶化过程的研究

利用光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计,研究了非晶态镍磷合金镀层晶化过程及镀层的组织和性能.结果表明: 200～260℃加热,镀层的局部区域已发生晶化;280℃热处理后晶化过程加快;400℃热处理后晶化完全;500℃加热处理后晶粒开始长大.表明非晶态Ni-P合金的晶化在200～400℃温度范围内进行,晶化过程中,弥散析出的Ni3P相具有调幅结构.大量高硬度的Ni3P相弥散析出,使镀层硬度大大提高.     

Ni-W,Ni-Fe合金纳米晶涂层电沉积与性能研究

采用电沉积技术制备了Ni—W，Ni—Fe合金纳米晶，选择主盐浓度、电流密度、镀液pH值、温度等4个工艺参数进行正交试验，通过极差分析，探索了多因素对沉积速率的影响，并对Ni—W，Ni—Fe合金纳米晶镀层的组织结构和显微硬度进行评价。结果表明：通过控制主盐浓度和操作条件，可以获得不同成分的Ni—W，Ni—Fe合金纳米晶；主盐钨酸纳对于Ni—W合金沉积影响最大，而硫酸铁对Ni—Fe合金沉积影响极小；两种合金纳米晶镀层具有较高的硬度，且表面光亮，与基体结合牢固。     

铁素体不锈钢室温熔盐镀铝层的热处理

以1Cr17铁素体不锈钢为基体,在摩尔比2∶1的酸性AlCl3-EMIC(1-甲基-3-乙基咪唑氯化物)室温熔盐中电沉积均匀致密的铝镀层,然后分别在300℃、650℃6、70℃下进行不同时间的热处理,用刻划撕扯法判断镀层的结合力,用SEM、EDS及XRD对热处理后的试样界面进行微观分析。结果表明,试样经热处理后,结合力有了很大提高,镀层与基体之间发生互扩散形成合金层,合金层由含Cr的Fe2Al5、FeAl、Fe3Al等相组成,且随着温度提高及热处理时间的增长,镀层由Fe2Al5相进一步转变成铁含量高、韧性高的FeAl、Fe3Al相。     

热处理对化学镀Co-Ni-P合金结构和硬度的影响

利用XRD和TEM技术对化学镀Co-Ni-P合金的晶化过程进行了分析.结果表明,成分(质量分数,%)为23.4Ni、2.8P的Co-Ni-P合金镀态时具有微晶结构.经400℃×1h热处理后,镀层向α-Co固溶体(h.c.p.)转变,并析出过渡相.经600℃×1h热处理后,镀层中出现α-Co固溶体、β-Co固溶体(f.c.c.),并析出Co2P相.经400℃×1h热处理,镀层显微硬度达到最大值926HV0.1.     

电沉积非晶态镍磷合金晶化过程研究

利用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)研究了w(P)=12.3%的电沉积非晶态镍磷合金镀层的晶化过程.结果表明,w(P)=12.3%的非晶态镍磷合金镀层的DSC曲线具有4个放热峰:镀层在260℃热处理时仍保持非晶结构;在270、290、300和320℃热处理后,析出亚稳相Ni12P5和Ni5P2;在360℃热处理后,亚稳相Ni12P5减少,亚稳相Ni5P2消失,析出Ni3P和Ni;镀层经420℃热处理后,亚稳相Ni12P5和Ni5P2完全消失,晶化产物为Ni3P和Ni.     

铝合金化学镀Ni-P、Ni-W-P组织及相转变行为

采用差示扫描热分析仪(DSC)、X射线衍射(XRD)等研究了6061铝合金基体化学镀Ni-P、Ni-W-P合金的组织结构及相转变行为。结果表明,镀态Ni-P、Ni-W-P镀层的结构都是微晶结构；200℃热处理1h后,Ni-P、Ni-W-P镀层仍为微晶,但微晶有所长大；300、400、525和600℃热处理1h后,Ni-P、Ni-W-P镀层析出Ni_3P和Ni晶体,没有其它亚稳相析出；400℃时Ni-P、Ni-W-P镀层硬度达到峰值,其值分别为840HV100和940HV100。     

化学镀制备Ni-Cu-P-TiN复合镀层及其热处理工艺

采用中温化学复合镀在高碳钢表面制备了Ni-Cu-P-TiN复合镀层,采用SEM、XRD对镀层的相组成与微观结构进行了分析,并研究了400℃热处理时间对镀层相组成、硬度、耐腐蚀性能的影响。结果表明,TiN相均匀的分散于Ni-Cu-P胞状结构的界面之间,沉积比例在4.5%~5.0%;在400℃下进行恒温热处理,随时间延长,Ni-Cu-P-TiN镀层中逐渐析出细小Ni3P相,截面硬度增加,40min时达到最高硬度960HV;随热处理时间继续延长,Ni3P相的晶粒粗化,镀层硬度下降;镀态Ni-Cu-P-TiN镀层的自腐蚀电流密度为7.92μA,仅为高碳钢(167μA)的1/20,经400℃下恒温热处理0~40min,其自腐蚀电流密度逐渐升高,40min时达到最大值28.2μA。     

化学沉积 Ni-Mo-P 和 Ni-P 镀层退火晶化组织及耐蚀性

目的研究化学沉积Ni-4.11%Mo-6.50%P和Ni-9.19%P合金镀层退火晶化转变特征,通过定量表征镀层的晶化程度、晶粒尺寸及结晶相的质量分数,建立显微组织与耐蚀性的关联。方法采用XRD衍射技术和Jade软件分析,定量表征镀层的晶化组织特征,由SEM/EDS测试确定镀层的成分及表面形貌,通过浸泡腐蚀实验及金相显微观察,对比两种镀层的耐蚀性。结果 Ni-Mo-P镀层在低于400℃退火时,只有Ni相结晶;在≥400℃退火时,发生Ni3P晶化反应,同时伴有Ni-Mo固溶体的形成,600℃时的晶化程度为88.13%。相比之下,Ni-P镀层中Ni3P相开始析出的温度降至300℃,600℃时的晶化程度达到91%。在相同温度进行热处理时,Ni-Mo-P镀层晶粒尺寸小于Ni-P镀层。在发生Ni3P晶化反应的温度下,两种镀层中Ni3P的晶粒尺寸总是大于Ni相。在0.5 mol/L的H2SO4中,对于Ni-Mo-P镀层,除300℃外,其他温度下的热处理均能显著改善其耐蚀性;而对于Ni-P镀层,镀态下具有最好的耐蚀性能。在10%的HCl溶液中,退火温度为600℃时,Ni-Mo-P镀层的耐点蚀性能更好;而Ni-P合金则相反,镀态及低温200℃退火后的耐点蚀性能最好。结论 Mo的共沉积提高了Ni-Mo-P镀层Ni3P的析出温度,降低了镀层的晶化程度及晶粒尺寸;与Ni-P镀层相比,高温退火的Ni-Mo-P镀层表现出了优异的耐点蚀性能,但耐硫酸均匀腐蚀的性能较差。     

热处理对金刚石微粉化学镀Ni-P合金层的影响

用化学镀的方法在金刚石微粉表面制备Ni-P合金层,使其表面产生金属化。实验使用的金刚石粒度尺寸为30~40μm,Ni-P合金层使金刚石质量增加30%左右,镀层中磷的质量分数约为7%。用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不同热处理温度下的试样镀层进行了微观形貌和组织结构的研究。结果表明:在一定范围内,随热处理温度的升高,镀层表面变得更加平滑;经400℃热处理后,镀层表面平滑度最高;500℃热处理后,镀层表面粗糙度值变大。镀值态试样经过300℃热处理后,镀层组织开始晶化,析出Ni相和Ni7P3相,镀层结构发生变化。随热处理温度的升高,晶化现象越明显,衍射峰强度越高。经过500℃热处理时,析出了Ni3P相,晶化比较完全,镀层实现了由非晶态向晶态的转变过程。机械搅拌实验证明:经过400℃热处理的金刚石微粉在电镀液中至少可存放48h。