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。     

铜基纳米Al2O3复合刷镀层组织形貌及耐磨性研究

在紫铜基体上分别制备了普通快速铜镀层和纳米Al2O3/快速铜复合刷镀层,采用扫描电镜、金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损实验机对比研究了两种镀层的表面形貌、截面组织形貌、显微硬度和耐磨性。结果表明,纳米Al2O3颗粒的加入显著改变镀层组织形貌与性能。与普通快速铜镀层相比,纳米铜基复合刷镀层表面平整,组织更加细化致密,显微硬度增大,摩擦系数降低,减弱了磨损面的犁削效应和粘着效应,耐磨性优于普通快速铜镀层。     

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.     

超声电沉积法制备Ni-Y_2O_3纳米复合镀层的工艺

Y2O3-Ni复合电沉积层性能优异,用途颇多,但目前有关这方面的研究报道较少.采用超声波技术电沉积制备了Ni-Y2O3纳米复合镀层,考察了制备工艺参数对复合镀层中Y2O3含量和镀层硬度的影响,采用环境扫描电子显微镜(ESEM)对纳米复合镀层的表面形貌进行了分析.结果表明,Y2O3添加量20g/L、Jc 2 A/dm2、超声波功率300 W时,复合镀层的表面组织均匀致密、晶粒细小且显微硬度较高;超声波空化作用产生的微射流可以减少纳米颗粒团聚,提高镀层的性能.     

复合结构Ni-P 非晶态镀层在H2S/ CO2环境中的耐腐蚀性能

通过在同一镀液中改变温度、p H 值和施加电流完成化学镀和电镀过程, 在普通碳钢基体上得到电位差高于160 mV 的复合结构的非晶态Ni- P 合金镀层。采用SEM、电化学测试设备及专门的腐蚀环境试验箱, 研究了该复合镀层在H₂S/ CO₂ 腐蚀气氛中的耐腐蚀行为。结果表明: 所制备的复合结构Ni- P 非晶态镀层在H₂S/CO₂腐蚀环境中, 100 h 后镀层表面出现均匀的硫化物腐蚀膜, 300 h 后镀层表面出现腐蚀裂纹, 并沿着与基体表面平行的方向扩展、剥离, 在电镀层剥离处磷元素的相对含量增加。所制备的12μm 厚的复合叠加结构Ni- P 非晶态镀层的耐腐蚀性能优于25μm 厚的普通化学Ni-P 非晶态合金镀层。      

脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的性能

Ni-P/纳米Al2O3复合镀层具有良好的耐磨、耐腐蚀性能,但有关脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的报道较少.采用脉冲电沉积方法制备了Ni-P/纳米Al2O3复合镀层,研究了复合镀层的表面形貌、结构及其在5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,并对300,400,500℃热处理后的复合镀层的显微硬度进行了测试.结果表明:Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的耐蚀性优于1Cr18Ni9Ti不锈钢,但比Ni-P合金镀层差;随镀液中纳米Al2O3浓度增大,复合镀层的显微硬度提高,镀液中纳米Al2O3浓度为25.0 g/L时制得的复合镀层的硬度为685.5 HV;Ni-P/纳米Al2O3复合镀层经400℃热处理后硬度最高.     

Ni-α-Al2O3纳米复合电镀工艺的优选及镀层的硬度和耐蚀性

为了提高Ni-Al2O3纳米复合电镀层的硬度和耐蚀性,以正交试验对镀液温度、电流密度、α-Al2O3纳米粒子质量浓度等因素进行了优选,采用扫描电镜、能谱仪、硬度仪及电化学工作站分别研究了镀层的微观形貌、能谱、硬度和耐蚀性。获得了最优工艺条件:镀液温度65℃,阴极电流密度2 A/dm2,Al2O3加入量为10g/L;在此工艺条件下所得Ni-α-Al2O3纳米复合镀层晶粒细小、表面平整、光滑,显微组织致密、均匀,镀层的硬度及耐蚀性比纯镍镀层均有显著提高。     

超重力下燃烧合成大体积凝固态Al2O3/ZrO2（4Y）研究

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)混合粉末,以超重力下燃烧合成方式,制备出Al2O3/ZrO2(4Y)自生复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷微观结构、生长机理与力学性能.XRD、SEM与EDS结果显示,Al2O3/32%ZrO2(4Y)复合陶瓷基体为亚微米t-ZrO2纤维成三角对称分布其上、取向各异的棒状共晶团,而Al2O3/37%ZrO2(4Y)复合陶瓷则以分布均匀的微米级t-ZrO2球晶为基体.Al2O3/32%ZrO2(4Y)复合陶瓷的强化归因于小尺寸共晶团边界及残余压应力增韧、相变增韧机制引发的高断裂韧性所致;同时,细小t-ZrO2球晶所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所引发的高断裂韧性也使Al2O3/37%ZrO2(4Y)复合陶瓷得以强化.     

电泳-电沉积Ni-Al2O3纳米复合层的微观结构及性能

为了改善纳米复合镀层的物理、力学性能,以电泳-电沉积工艺制备了具有较高纳米Al2O3含量的Ni-Al2O3纳米复合镀层.用SEM、TEM、显微硬度计等对复合镀层的表面微观形貌、显微硬度以及耐磨性能进行了分析;探讨了电泳液中α-Al2O3微粒浓度、电沉积电流密度对复合镀层表面微观形貌、显微硬度及其与基体的结合力的影响.结果表明:α-Al2O3纳米粒子弥散分布于镀层之中,并对基质金属晶粒产生细化作用;电泳液中α-Al2O3微粒浓度对复合镀层表面微观形貌影响较大,电沉积电流密度对微观形貌无明显影响;随着电泳液微粒浓度和电沉积电流密度的增大,复合镀层显微硬度均呈下降趋势,在电泳液微粒浓度8 g/L,电沉积电流密度0.5A/dm2时,复合镀层具有最大显微硬度442 HV,较纯镍镀层有明显提高.镀层中微粒体积分数约为30％时,镀层的耐磨性能及与基体的结合性能最为优异.     

Al2O3微粉的表面改性及表征

以α—Al2O3微粉为基体，Y(NO3)3溶液为包裹相，采用液相包裹法进行加钇颗粒表面改性。获得了表面均匀包裹Y2O3的α—Al2O3粉体。将此粉体与Al合金复合制备复合材料，复合材料组织更加均匀，对材料进行力学性能测试，结果表明：改性粉体对Al合金增强效果明显增加，抗拉强度提高27．2％，屈服强度提高33．1％，延伸率提高10．3％。     

摩擦电喷镀nano-Al_2O_3/Ni复合镀层的制备及表征

利用新型的摩擦电喷镀系统在45钢基体上制备nano-Al2O3/Ni复合镀层。运用SEM、XRD、EDS、TEM等分析方法对复合镀层的表面形貌、微观结构和组织成分进行表征及分析;并分别利用显微硬度计和摩擦磨损试验机对复合镀层的力学性能和摩擦磨损性能进行表征。实验结果表明,nano-Al2O3/Ni复合镀层表面平整均匀,晶粒细小,XRD主峰的晶面指数为(111)和(200),平均晶粒大小为20.8nm,复合镀层截面组织致密,与基质镍结合紧密,EDS结果显示出复合镀层在共沉积过程中,只有极少部分镍发生氧化。由于摩擦,喷射和纳米颗粒的协同作用,复合镀层产生了硬质颗粒弥散强化,细晶强化和高密度位错强化,导致截面平均硬度达676Hv;油润滑条件下,复合镀层的主要磨损机制为粘着磨损并伴有微切削。     

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。      

工艺参数对超声波辅助化学沉积Ni-P-Al_2O_3复合镀层的影响

为改善不锈钢的表面综合性能,采用超声波辅助化学沉积技术在304不锈钢基体表面成功制备Ni-P-Al2O3复合镀层,利用电子分析天平、显微硬度计以及X射线衍射仪对Ni-P-Al2O3镀层的镀速、显微硬度及组分进行研究。结果表明,当Al2O3悬浮量为2g/L时,镀层的镀速和显微硬度分别为8.7μm/h和760 Hv。镀液温度保持在85℃时,Ni-P-Al2O3镀层的镀速和显微硬度分别为8.4μm/h和747 Hv。在Ni-PAl2O3镀层中存在Ni、Ni3P和Al2O3三相。     

n-Al2O3P/Ni复合刷镀层的组织和摩擦磨损特性

研究了镍基纳米Al2O3复合电刷镀层（n-Al2O3^p/Ni）的组织特征及擦磨损特性，并与快镍刷镀（Ni)进行了比较。结果表明：n-Al2O3^p/Ni复合刷镀层表面粗糙度更小，组织更致密，镀层摩擦系数随镀液中纳米粒子含量增加稍有增大；n-Al2O3在复合刷镀层中弥散分布，与基相良好结合；复合镀的耐磨性能明显优于Ni刷镀层，镀液中n-Al2O3含量为20g/L时，复合刷镀层具有最佳耐磨性能。     

化学镀Ni-P/纳米Al2O3复合镀层结构及性能研究

通过化学复合镀工艺制备了Ni-P/纳米Al2O3复合镀层.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对复合镀层的表面形貌及结构进行了测试,研究了纳米Al2O3添加剂、Al2O3复合量质量分数、热处理等工艺条件对Ni-P/纳米Al2O3复合镀层结构与性能的影响.结果表明,Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的硬度和耐磨性高于Ni-P合金镀层,而且随着Al2O3复合量的增大镀层硬度和耐磨性增加.当纳米Al2O3复合量质量分数为10.1%时,Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的硬度较Ni-P合金镀层增大28%,磨损失重减少20%以上.400℃热处理后,复合镀层结构由非晶态转变为晶态,镀层硬度由570 HV增大到1 185 HV,耐磨性也进一步提高.     

n-WC-Al_2O_3/Ni-P复合电刷镀层的电接触强化及其耐磨性能

为提高镀层的性能以及与基体的结合力,利用高能球磨技术制备出n-WC-Al_2O_3新型复合粉末,再通过纳米电刷镀技术将n-WC-Al_2O_3和Ni-P镀层共同沉积在40Cr基体表面,然后利用电接触强化技术对n-WC-Al_2O_3/Ni-P复合镀层进行再次强化。采用光学显微镜、场发射电镜、热震试验和滚动磨损试验机等对电接触强化前后复合镀层截面、与基体的结合强度以及磨损表面的微观形貌和复合镀层的耐磨性进行了分析。结果显示,经电接触强化后的n-WC-Al_2O_3/Ni-P复合镀层更加致密,与基体结合形式由机械结合变为冶金结合。未经电接触强化的复合镀层的4 h滚动磨损质量损失为815 mg,而经电接触后的4 h滚动磨损质量损失为502 mg,可见电接触强化处理使得复合镀层的耐磨性得到了明显提高。     

n-Al2O3/Ni复合电刷镀层的接触疲劳行为

为研究纳米颗粒复合电刷镀层的接触疲劳行为,通过在镍盐溶液中加入纳米氧化铝(n-Al2O3)颗粒,采用电刷镀技术制备了含n-Al2O3颗粒的镍基复合镀层(n-Al2O3/Ni),采用接触疲劳试验机评价了镀态和热处理态的n-Al2O3/Ni复合镀层的抗接触疲劳性能,并与纯镍刷镀层进行了性能对比.借助SEM和TEM对复合刷镀层的组织进行了分析,探讨了复合刷镀层的接触疲劳失效过程以及纳米颗粒等对刷镀层疲劳失效过程的影响.研究表明:n-Al2O3/Ni复合镀层在镀态下的接触疲劳寿命超过100万周次,明显高于纯镍镀层;退火后n-Al2O3/Ni复合镀层接触疲劳寿命为45.9万次,为纯镍镀层的1.62倍;复合镀层的接触疲劳失效过程分为裂纹萌生、裂纹扩展和镀层断裂3个阶段;纳米颗粒在复合镀层接触疲劳失效过程中起到阻碍位错滑移的作用,从而抑制塑性变形和裂纹扩展,使复合镀层具有较高的接触疲劳寿命.     

壳聚糖/Y2O3/聚丙烯无纺布复合膜的制备及其性能研究

采用戊二醛作为交联剂,采用溶液共混和表面延流法制备壳聚糖/Y2O3/聚丙烯无纺布复合膜。采用IR、DSC、SEM对复合膜进行表面结构表征;对复合膜的结合牢度以及复合膜对磷的吸附性能进行测试。结果表明:壳聚糖和Y2O3颗粒都比较均匀分散在复合膜的表面;处理后的复合膜吸热峰值没有明显变化;当壳聚糖固定时,复合膜的结合牢度随Y2O3用量的增加逐渐降低,当Y2O3用量固定时,复合膜的结合牢度随壳聚糖用量的增加逐渐增大。聚丙烯无纺布经过壳聚糖/Y2O3处理后,对磷具有一定吸附作用,吸附性能优于纯壳聚糖涂敷膜。     

316L不锈钢基体上反应溅射添加YOx粘接层的Y2O3/Er2O3复合涂层的研究

为了研究添加粘接层对复合涂层的影响,采用脉冲反应溅射在316L不锈钢基体上制备了调制周期为700 nm左右(5层)的Y2O3/Er2O3复合涂层,通过调整氧氩比制备了不饱和氧化钇(YOx,x＜1.5)作为粘接层,研究了添加粘接层对复合涂层相组成、组织形貌以及涂层与基底结合情况的影响.X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、结合力及纳米硬度分析结果表明,当氧分压为0.036 Pa制备YO1.401粘接层时,Y2O3/Er2O3/YOx涂层的结合力相比于Y2O3/Er2O3复合涂层,涂层与基体的结合力增大了约60％,纳米硬度增大了近30％,绝缘电阻率测试结果表明,Y2O3/Er2O3/YOx涂层绝缘电阻率在1×109Ω·cm～1×1011Ω ·cm,绝缘性能良好.     

Ni-P-SiC-MoS2化学复合镀层的组织结构及耐磨性能

在Ni-P化学镀液中添加第二相粒子可提高镀层性能,但目前已有的此类研究中镀层性能还不甚理想。在35CrNi钢基体上沉积了Ni-P-SiC-MoS2复合镀层,借助扫描电镜(SEM)、能谱仪、显微硬度计、磨损试验机等分析了复合镀层的表面形貌、成分、硬度及耐磨性。结果表明:Ni-P-SiC-MoS2镀层为非晶态结构;镀层硬度随SiC和MoS2混合微粒含量的增加而增加,随热处理温度的升高先升后略降;添加SiC和MoS2的混合微粒6g/L的镀层摩擦磨损性能最好。