Ni-纳米PTFE复合电喷镀层结构及摩擦磨损性能研究

采用电喷镀技术制备了Ni-纳米PTFE复合镀层,对镀层的摩擦磨损性能进行了研究.采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针微区成分分析仪(EPM)、红外光谱等方法分析了纳米PTFE在复合镀层中的存在形式和镀层表面形貌.结果表明,复合镀层表面晶粒细小均匀、结合紧密.随着纳米粒子含量的增加,镀层的耐磨性提高,摩擦系数降低.     

钛合金表面Ni-P-PTFE自润滑复合镀层的制备及其摩擦磨损性能

为提高钛合金零部件的使用寿命,以传统的化学镀Ni-P合金工艺为基础,通过添加PTFE粒子使其均匀分布在Ni-P合金镀层中,在钛合金基体上制备了具有耐磨、减摩性能的自润滑复合镀层;分析了PTFE乳液浓度、表面活性剂浓度等参数对复合镀层中PTFE微粒子含量的影响规律;采用SEM、EDS和XRD等手段对复合镀层的微观形貌、相结构和成分进行了分析;研究了不同PTFE含量复合镀层及钛合金基体在相同载荷下的摩擦磨损性能。结果表明:Ni-P-PTFE复合镀层具有良好的减摩耐磨性能,当膜层中PTFE微粒子的含量为20.4%(体积分数)时,钛合金表面的摩擦系数降至0.2左右,而磨损量也显著减小。     

热处理温度对纳米Ni-TiN复合镀层的影响

恰当的热处理工艺参数是提高纳米Ni-TiN复合镀层性能的关键因素。采用超声-脉冲电沉积的方法制备了纳米Ni-TiN复合镀层,分析了热处理温度对Ni-TiN复合镀层的表面形貌、显微硬度、耐磨性能以及结合强度的影响规律。研究表明:热处理温度对镀层的耐腐蚀性和镀层与基体的结合力都有重要的影响,当热处理温度为400℃时,纳米Ni-TiN复合镀层不仅具有平整的表面,而且具有优良的耐腐蚀性;而镀层的结合强度在300℃时最佳。     

热处理对掺铜CR-C镀层结构、磨损性能的影响

为了全面了解热处理温度对Cr—C—Cu电镀层性能的影响,分别使用XPS,XRD,MH-5．VM显微硬度仪和SRV-IV微动摩擦磨损试验机考察了不同热处理温度下镀层的形貌、成分、硬度及磨损性能。结果表明：三价铬镀铬液中掺入铜离子更易获得平整均匀的镀层;Cr—C-Cu镀层镀态及其200oC热处理后的主要物相为非晶相,400℃热处理后的主要物相为具有面心立方Cu（fCCCu）晶格的Cr-Cu固溶体合金相,600oC热处理后的Cr—C—Cu镀层中的主要物相转变为具有体心立方Cr（bCCCr）晶格的Cr．Cu固溶体合金相;Cu原子在Cr—C—Cu镀层中以金属键的形式存在;Cr—C-Cu镀层镀态时具有最佳的抗磨损性能,随着热处理温度升高,抗磨损性能呈先降后升的趋势,经400℃热处理后的镀层抗磨性最差;Cr—C—Cu镀层在镀态和经不同温度热处理后的抗磨性能均优于同样条件下的Cr—C镀层。     

超声波对纳米Ni-TiN复合镀层的影响

采用超声-电沉积的方法制备纳米Ni-TiN复合镀层.利用原子吸收分光光度计(AAS)、高分辨率电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射仪(XRD)研究超声波对复合镀层含量、显微组织及微观结构的影响.结果表明,超声波的引入,不仅能提高复合镀层中纳米TiN粒子的含量,还能明显改善显微组织结构,细化晶粒.在超声波功率为200W时,镀层中粒子含量达到最大值9.9%.     

热处理对Ni-P-A12O3化学复合镀层摩擦磨损性能的影响

热处理可显著提高镀层的硬度和耐磨性能。采用化学镀的方法在45钢表面制备了Ni-P-纳米A12O3复合镀层,并以不同温度对其热处理,研究了镀层热处理前后的物相、硬度和耐磨性能。结果表明：400℃热处理后,Ni-P-A12O3复合镀层达到稳态,稳定相是Ni＋Ni3P＋NiO＋A12O3;镀层的显微硬度随热处理温度的升高而先增加后降低;随着镀液中纳米A12O3,（n-A12O3）颗粒含量的增加,热处理前后镀层的显微硬度和耐磨性能均先增加后降低;镀液中n-A1203颗粒含量为2．0g／L,400℃热处理1h的复合镀层的显微硬度和耐磨性能最佳。     

热处理对Ni-P-A12O3化学复合镀层摩擦磨损性能的影响

热处理可显著提高镀层的硬度和耐磨性能。采用化学镀的方法在45钢表面制备了Ni-P-纳米A12O3复合镀层,并以不同温度对其热处理,研究了镀层热处理前后的物相、硬度和耐磨性能。结果表明：400℃热处理后,Ni-P-A12O3复合镀层达到稳态,稳定相是Ni＋Ni3P＋NiO＋A12O3;镀层的显微硬度随热处理温度的升高而先...     

镍基纳米Al2O3复合刷镀层的摩擦磨损性能研究

为评价复合刷镀层在油润滑条件下的抗沙粒磨损性能,在45钢基体上制备了镍基纳米Al2O3复合刷镀层(n-Al2O3/Ni).采用MM-200环块式摩擦磨损试验机对比评价了线接触条件下润滑油中沙粒含量对n-Al2O3/Ni复合刷镀层和快速镍刷镀层摩擦学性能的影响.实验结果表明,随着润滑油中沙粒含量的增加,两种刷镀层的磨损体积均逐渐增加,复合刷镀层的耐磨损性能是快速镍刷镀层的1.3～1.5倍.对复合刷镀层磨痕表面的SEM分析表明其磨损失效机理主要是磨粒磨损.     

基体各类对混杂复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了基体种类对SiC和石墨（Gr)颗粒混杂增强铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响。各种铝基体的混杂复合材料的耐磨性有明显差异,纯铝基混杂复合材料具有最好的耐磨性,其次是A356,2024和6061为基体的混杂复合材料。     

等离子熔覆ZrB_2-ZrC/Fe复合涂层组织及耐磨性

采用等离子熔覆技术,以Zr、Fe、B_4C混合粉末为原料,在Q235低碳钢表面原位反应合成了ZrB_2和ZrC增强的Fe基复合涂层,分析了ZrB_2-ZrC/Fe涂层的物相组成和组织结构,并进行了硬度、耐磨性对比试验,探讨了物相和组织结构的形成过程及磨损机制。结果表明:涂层主要物相为ZrB_2、α-Fe、ZrC、Fe_2B和Fe_3C,其中ZrB_2呈现针棒状、花瓣状,ZrC呈现规则的颗粒状;随着原始粉末中(Zr+B_4C)含量的增加,增强相ZrB_2和ZrC含量增多,尺寸变大,ZrB_2-ZrC/Fe涂层与Q235钢基体之间结合紧密,呈冶金结合;与Q235钢基体相比,ZrB_2-ZrC/Fe涂层耐磨性显著提高,最高可达基体的5.45倍,ZrB_2-ZrC/Fe涂层的磨损方式以磨粒磨损为主,断裂方式以穿晶断裂为主。     

热处理对炭/炭-铜复合材料载流磨损行为的影响

为探明炭/炭(C/C)多孔体热处理对炭/炭-铜(C/C-Cu)复合材料载流磨损行为的影响,采用化学气相渗透法(CVI)增密的C/C多孔体,再通过压力熔渗法制备C/C-Cu复合材料.采用载流动态磨损试验机测试C/C-Cu复合材料载流磨损行为,利用数字式三维视频显微镜和扫描电子显微镜观察复合材料磨损前后的表面形貌,研究了C/C多孔体经过2 000℃热处理对C/C-Cu复合材料载流磨损行为的影响.结果表明:C/C-Cu复合材料的质量磨损率和线磨损率比C/C多孔体未经热处理的复合材料分别降低了34.42%和17.84%;C/C多孔体经过2 000℃热处理,石墨化度提高,片层劈裂阻力减小,在载荷的作用下石墨片层易于劈裂形成细小的石墨微晶碎片,迅速填充修复表面缺陷,形成具有一定润滑作用、平整的摩擦膜,有效抑制了局部非均匀磨损的扩大,减弱了磨粒磨损和电弧放电引起的烧蚀、粘着、氧化磨损之间的循环交替磨损,载流磨损性能提高.     

Microstructure and wear resistance of electrodeposited RE-Ni-Mo-P-B4C-PTFE composite coating

Abstract

The structure, hardness and wear resistance of RE-Ni-Mo-P-B₄C-PTFE composite coating have been studied by means of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, abrasion testing and microhardness testing. The results show that the structure of RE-Ni-Mo-P-B₄C-PTFE composite coating experiences a transformation from amorphous via a mixture to crystalline as the heat treatment temperature is increased. Crystalline particles in the coating become gradually finer with the addition of B₄C, B₄C plus polytetrafluoroethylene (PTFE) and B₄C plus PTFE plus rare earths (RE), in that order. The hardness and wear resistance of the RE-Ni-Mo-P-B₄C-PTFE composite increase with increasing temperature, reaching peak values at 400°C and 300°C, respectively. The wear resistance of the composite coating is greatly superior to that of other traditional coatings.     

Q235低碳钢表面等离子熔覆TiB2-TiC/Fe复合涂层及耐磨性

采用等离子熔覆技术,以Fe55、Ti、B₄C混合粉末为原料,在Q235低碳钢表面获得了TiB₂-TiC/Fe复合涂层,并分析了涂层的物相组成、组织结构,测试了显微硬度和摩擦磨损性能,探讨了其磨损机制。TiB₂-TiC/Fe复合涂层的主要物相为TiB₂、TiC、α-Fe,其中TiB₂呈多边形和矩形,TiC则呈不规则块状;随着原始粉末中Ti、B₄C含量的增加,TiB₂、TiC尺寸逐渐增大,TiB₂-TiC/Fe涂层与基体之间结合紧密,呈冶金结合;随着TiB₂-TiC/Fe复合涂层陶瓷相含量的增加,涂层硬度和耐磨性显著提高,当陶瓷相含量增加到一定程度（35wt%）时,涂层耐磨性能有所降低,TiB₂-TiC/Fe复合涂层的磨损方式主要是磨粒磨损和剥层磨损。Ti+B₄C陶瓷相含量为30wt%的等离子熔覆涂层耐磨性能较好,约为Q235钢基体的7倍,当Ti+B₄C含量持续增加时,TiB₂、TiC尺寸增大、缺陷增多,最终使TiB₂-TiC/Fe复合涂层耐磨性降低。     

脉冲电沉积纳米Ni-TiN复合镀层

为了改善基体的耐磨性能,采用脉冲电沉积法,在不锈钢基体上制备纳米Ni-TiN复合镀层.研究了TiN粒子浓度、电流密度及搅拌速度等对复合镀层磨损量的影响.利用高分辨电子显微镜对复合镀层进行观察,并进行腐蚀试验测试.结果表明:纳米Ni-TiN复合镀层的最佳工艺参数为TiN粒子的浓度4 g/L,电流密度4 A/dm2,搅拌速度2000 r/min.在纳米Ni-TiN镀层中,纳米TiN粒子的直径均不超过50 nm,镍晶粒得到细化;且该复合镀层具有优良的耐腐蚀性.     

Cryogenic treatment of metals to improve wear resistance

Nineteen metals, including 12 tool steels, 3 stainless steels, and 4 other steels, were subjected to cryogenic treatments to determine the difference between a 189 K soak and a ?77 K soak in improving the abrasive wear resistance. The tool steels exhibited a significant increase in wear resistance after the soak at 77 K and a less dramatic increase after the 189 K soak. There was an increase in the wear resistance after the cryogenic treatment for the stainless steels, but the difference between the two treatment was less than 10%. The plain carbon steel and the cast iron showed no improvement after either cryogenic treatment.     

铸铁表面激光熔敷层的抗裂性和耐磨性

采用免预热多道搭接的激光熔敷工艺，在铸铁表面制备出抗裂耐磨的激光熔敷层，研究了激光功率和扫描速度对熔敷层抗裂性的影响。适当的激光功率和扫描速度可以使铁基熔敷层的裂纹率最低．随着Ni含量的增加，熔敷层内奥氏体相体积分数增加；K可促进共晶碳化物团球化，熔敷层抗裂性增强．通过对铸铁表面激光熔敷层裂纹的萌生与扩展的动态观察，揭示了熔敷层开裂的微观机制．裂纹易在粗大渗碳体区或石墨与奥氏体的界面处萌生，奥氏体可明显抑制裂纹的扩展．Ti含量增加使熔敷层中原位自生的TiC的体积分数增大，熔敷层磨损质量损失减少，耐磨性增强．     

不同加热方式对Ni-P-SiC化学复合镀层性能的影响

采用炉内加热处理和激光加热处理两种方式对Ni-P-SiC化学复合镀层进行了晶化处理.运用显微硬度计、M-2000磨损试验机等对采用两种加热方式处理后的Ni-P-SiC复合镀层进行了性能测定.结果表明,采用激光加热处理后,复合镀层的硬度和耐磨性均高于经炉内加热处理的镀层.     

石墨改性尼龙66复合材料的摩擦磨损性能研究

采用共混改性手段制备尼龙66/石墨共混物,测定了其摩擦磨损性能及力学性能,并利用扫描电子显微镜观察和分析材料磨损表面形貌.结果表明:当石墨含量分别在8%,3%,10%时,石墨/尼龙66共混材料的耐磨性能、拉伸性能和冲击性能最好.     

Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层表面组织结构及耐磨性研究

为改善材料表面耐磨性能,采用电沉积法在不同纳米颗粒质量浓度及其混杂配比下制备了Ni-Co-P-BN(h)、Ni-Co-P-Al_2O_3和Ni-Co-P-BN(h)-Al_2O_3的3种纳米复合镀层,通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度仪、摩擦磨损仪及激光共聚焦显微镜,对镀层的表面组织结构与耐磨性能进行了研究.结果表明:不同纳米颗粒质量浓度及其混杂配比对纳米复合镀层表面组织结构有重要影响,纳米复合镀层表面呈现出典型的包状结构,混杂配比后出现明显纳米Al_2O_3的衍射峰;与Ni-Co-P-BN(h)和Ni-Co-P-Al_2O_3镀层相比,Ni-Co-P-BN(h)-Al_2O_3二元纳米复合镀层的平均显微硬度更大,达到753.6 HV_(0.2);摩擦磨损试验中对摩件是直径4 mm的GCr15合金球,在施加载荷3.2 N、转速500 r/min、摩擦时间30 min的磨损条件下,二元纳米复合镀层磨损量最小为9.2 mg/h.纳米BN(h)和Al_2O_3在电沉积加工过程中充分发挥了二元纳米粒子协同生长的优势,使得Ni-Co-P-BN(h)-Al_2O_3二元纳米复合镀层具有更好的耐磨性能.