化学镀铜法制备纳米Cu-Al2O3复合粉体的研究

采用化学镀方法在超声波辐照下对10－20nm的Al2O3粉末进行化学镀铜，并探讨了镀液组成及工艺条件对纳米Al2O3粉末化学镀铜的影响，利用X射线衍射判断其成分组成，用TEM观察镀覆结果，结果表明：引入超声波并调整镀液组成和工艺条件可以实现室温的纳米Al2O3粉末化学镀铜，使化学镀鲷在低温下保持了镀液的稳定性，同时对纳米粉末进行有效的分散；以EDTA－2Na为络合剂，并加入亚铁氰化钾和2－2联吡碇作为稳定剂，可以有效地消除或减少复合粉末中的Cu2O.通过改变低温超声波化学镀铜时的镀液组成和装载量，可以一次镀覆得到铜含量为5％－90％的Cu-Al2O3复合粉末。     

纳米Al2O3复合磷化膜分散剂的选择

磷化液中加入纳米颗粒Al2O3能提高其综合性能,但纳米颗粒的团聚影响磷化膜性能的提高;磷化液中加入分散剂可以解决纳米颗粒的团聚问题,可以在碳钢表面形成高硬度和高耐磨性的纳米Al2O3复合磷化膜.测试了9种不同分散剂对磷化液沉降值、磷化膜外观的影响,初步优选出3种分散剂:聚乙二醇20000,三乙醇胺,柠檬酸三铵,并配制了复合分散剂.采用SEM观察了优化分散剂对磷化膜微观形貌的影响,用TT260覆层测厚仪测试了膜厚,用电子能谱仪(EDS)分析了复合膜中铝元素的含量.结果表明:复合分散剂和柠檬酸三铵对磷化液中纳米Al2O3的分散效果比较好,阳离子型分散剂三乙醇胺对纳米Al2O3复合磷化膜有细密化的作用.     

纳米TiO_2-Ni基镀层的电刷镀沉积行为研究

为了使纳米颗粒均匀地悬浮在镀液中从而获得纳米颗粒均匀分布的复合镀层,研究了不同表面活性剂对纳米TiO2在镀液中的分散行为的影响,采用电刷镀方法制备纳米TiO2-Ni基复合镀层,并运用SEM、EDS和XRD研究了纳米TiO2-Ni基镀层的表面形貌和成分特点。结果表明,阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)对纳米TiO2颗粒的分散效果最好,沉降时间超过40min;CTAB分散的纳米TiO2-Ni基镀层显微硬度比不加表面活性剂的提高50%左右,镀层结合性较好,孔隙率显著降低;CTAB分散的纳米TiO2-Ni基镀层均匀细致、晶粒细小,纳米TiO2被生长着的镍晶粒夹持嵌埋,分布于镍基间隙中,镀层由纳米TiO2颗粒和镍基组成。纳米粉末与镍共沉积符合迁移、吸附、嵌埋的过程。     

Ni-Al2O3复合镀工艺及镀层性能的研究

介绍了Ni-Al2O3耐磨复合镀的制备工艺,讨论了工艺参数对镀层质量的影响.研究表明,电流密度增大不利于提高镀层中纳米颗粒的含量,pH值增大会使复合含量降低,电镀时适当搅拌或适当改变搅拌方式可以使复合镀层中的纳米颗粒含量提高.Al2O3颗粒的加入能有效阻止镍晶粒的生长,且在颗粒附近复合镀层的硬度比镀纯镍成倍的提高,Al2O3颗粒越细小作用越明显.目的是提高不锈钢表面的耐磨性,制备的复合镀层耐磨性高于镀纯镍.确定了适宜的工艺范围:纳米粉体质量浓度为10～20 g/L,电镀时间10～15 min,电流密度1.5～2.0 A/dm2,pH值为4.0～5.0,机械搅拌速度120 r/min,超声波功率200 W,电镀温度45℃.     

Ni包裹Al2O3复合粉体的制备

采用非均相沉淀工艺在Al2O3颗粒表面均匀地包裹上镍盐前驱体,经煅烧、还原后得到纳米晶Ni包裹Al2O3复合粉体.相分析表明,非晶态的镍盐前驱体在550℃已转变为NiO,再经700℃氢气处理后,NiO还原为Ni,其晶粒尺寸约为20nm.结构分析表明,复合粉体在热处理过程中,包裹层由连续态变为非连续态.     

铬-纳米金刚石复合镀影响因素的研究

在对市售纳米金刚石进行适当的机械化学改性、分散及分级,制得粒度分布在150nm 以内、浓度可调、分散稳定、不含污染镀液成分的复合镀用纳米金刚石悬浮液的基础上,研究了工艺条件、纳米金刚石粒度和表面状态、镀液中添加表面活性剂对铬-纳米金刚石复合镀镀层性能的影响。结果表明,常规硬铬电镀工艺同样适合于铬-纳米金刚石复合镀;纳米金刚石团聚体解聚、粒度分布均匀和在镀液中稳定分散是得到高性能镀层的前提条件;颗粒能否在阴极粘附足够长的时间形成强吸附是颗粒沉积的关键,标准镀液中加入纳米金刚石镀层显微硬度反而降低,添加表面活性剂镀液中的复合镀层晶粒明显细化、显微硬度提高可达35%。     

氨基磺酸盐复合镀Ni-Al2O3

为了探讨镍基亚微米Al2O3复合共沉积过程中镀液中Al2O3分散量和电流密度对镀层中Al2O3复合量的影响,以及加入Al2O3颗粒和阳离子表面活性剂对阴极极化的影响,研究了氨基磺酸镍溶液中添加亚微米级Al2O3颗粒形成Ni-Al2O3复合镀层的共沉积过程,并分析了各参量之间的相互关系.结果表明:镍基亚微米Al2O3的共沉积符合两步吸附机理,且强吸附步骤为控制步骤;提高电沉积的阴极极化对亚微米在镀层中的复合有促进作用.     

非水溶胶凝胶法制备ZnO/Al2O3复合纳米颗粒

以无水ZnCl2和无水AlCl3为前躯体,丙酮为溶剂,油酸为氧供体,采用非水溶胶凝胶法制备ZnO/Al2O3复合纳米颗粒,通过X-ray衍射（XRD）、红外光谱（IR）、透射电镜（TEM）和紫外可见分光光度计对制备的颗粒进行表征,结果表明,颗粒为无定形态的ZnO/Al2O3复合纳米颗粒,平均粒径为61nm,呈球形单分散状态,具有良好的油溶性,能均匀稳定地分散在20#机械油中。     

四氧化三铁纳米粉在水溶液中分散稳定性的研究

采用液相共沉淀法制备了Fe3O4粒子,选用柠檬酸铵、白蛋白、PEG200和柠檬酸等作为分散剂,对Fe3O4纳米粉体进行表面修饰和改性,研究了分散剂种类、添加量及粉体含量等对Fe3O4纳米粉稳定性的影响.研究结果表明,白蛋白和柠檬酸铵是水溶液中纳米粉体很好的分散剂;电解质柠檬酸铵作为分散剂时,溶液分散处理都能达到很好的稳定效果;用白蛋白分散时,最佳工艺条件为:纳米Fe3O4粉体含量为40mL标准溶液/100mL溶液,白蛋白添加量为1.6mL.最后采用HRTEM、FT-IR等对其结构和包裹性能进行表征,结果表明,纳米粒子表面包覆了柠檬酸铵,柠檬酸铵包覆的Fe3O4纳米粒子基本呈球形,单个晶粒粒径约为10nm,制得的磁性液体分散稳定效果很好.     

纳米ZrO2粒子在镀液中的分散悬浮与单分散Ni-ZrO2纳米复合镀层的制备

表面能高的纳米颗粒在镀液中极易团聚,而使镀层失去纳米特性,为了解决这个问题,对纳米颗粒在镀液中的团聚与分散机理进行了论述.以高分子聚电解质为分散剂,在镀镍溶液中实现了ZrO2纳米粒子的单分散,并在此纳米复合镀镍溶液中制备出单分散Ni-ZrO2纳米复合镀层.分析了分散剂用量与ZrO2纳米粒子悬浮分散性间的相关性,对制备的纳米复合镀层的结构和性能进行了研究.结果表明,高分子聚电解质的用量对ZrO2纳米粒子在镀液中的分散性能有较大的影响,其间存在一最佳值(5 g/L),同样它对镀层的硬度仍存在5 g/L这一最佳值.     

脉冲电沉积RE-Ni-W-B-PTFE-Al2 O3复合镀层性能的研究

高性能复合镀层具有优良的耐磨、耐蚀性能,能满足工业生产对材料性能的要求.研究了脉冲电沉积RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3复合镀层的成分、形貌及性能.结果表明:脉冲电流及Al2O3固体颗粒能明显提高RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3复合镀层中W和B的含量;与直流电沉积相比,脉冲电沉积RE-Ni-W-B复合镀层的表面裂纹已明显减小,但裂纹仍存在,当Al2O3耐磨颗粒及PTFE减摩微粒嵌入RE-Ni-W-B复合镀层中以后,在SEM 400倍下观察,RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3镀层已不存在裂纹, 而且镀液中Al2O3颗粒含量越多,晶粒就越细;此外,研究表明,镀液中Al2O3颗粒含量增加, RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3复合镀层镀态硬度增加,磨损率降低.     

Al2O3/Ni功能梯度材料电沉积工艺的研究

功能梯度材料的组成和结构呈梯度变化并呈适应使用环境要求的梯度分布.在瓦特型镀镍溶液中,利用复合电沉积的技术,制备了Ni/Al2O3梯度镀层.通过改变镀液中Al2O3颗粒的浓度、阴极电流密度、镀液的搅拌速度3种工艺参数,研究了Al2O3颗粒在形状为正八面体的阴极上的复合镀层的分布规律.对Al2O3颗粒在复合镀层内的含量进行了测量并对镀层断面的金相照片进行了观察和分析,得出了制备梯度镀层的最佳工艺.试验结果表明,在适当的工艺参数下,通过旋转阴极,能够制取Ni/Al2O3梯度镀层.为制备梯度复合材料提供了一种新的方法.     

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.     

Influence of particulate morphology on microstructure and tribological properties of cold sprayed A380/Al_2O_3 composite coatings

In this study, three kinds of A380/Al_2O_3 composite coatings were prepared by cold spray(CS) using spherical, irregular and spherical + irregular shaped Al_2O_3 particulates separately mixed in the original A380 alloy powders. The influence of Al_2O_3 particulates' morphology on the microstructural characteristics(i.e.retention of Al_2O_3 content in coatings, coating/matrix interfacial bonding, pore size distribution and morphology etc.) and wear performance of the coatings was investigated by scanning electron microscopy(SEM), X-ray computed tomography(XCT) and 3-D optical profilometry. Results indicated that the spherical Al_2O_3 shows obvious tamping effect during deposition process. As a result, the interface showed a wavy shape while the matrix and particulates were mechanical interlocked with much improved adhesion. In addition, the porosity of the coating was minimized and the pores exhibited curved spherical structure with reduced dimensions. The irregular Al_2O_3 particles predominantly displayed the embedding effect together with fragmentation of Al_2O_3 particulates. Consequently, poor coating/matrix interfacial bonding, high porosity and the formation of angular-shaped pores were resulted in the coating. Dry sliding wear tests results revealed that the wear resistance of the coating is directly related with the retained content of Al_2O_3 in the coating. The coating containing irregular Al_2O_3 particulates displayed superior wear performance with its wear rate one seventh of that of the pure A380 alloy coating. The coating containing both kinds of Al_2O_3 particulates showed mixed characteristics of above two kinds of Al_2O_3 composite coatings.     

不对称交流-直流电镀Fe-纳米ZrO2复合镀层工艺的研究

为提高镀铁层的硬度及耐磨性能,采用氯化物低温镀铁工艺,选择纳米ZrO2作为第二相粒子,以不对称交流-直流电源电镀法制备了Fe-纳米ZrO2复合镀层.研究了不对称交流-直流镀铁工艺对镀层的影响,考察了工艺参数对镀层中ZrO2复合量的影响以及表面活性剂对镀层性能的影响.结果表明,采用不对称交流-直流电镀方法可获得内应力小、光滑致密的复合镀层,有效降低镀层裂纹的产生;通过控制工艺参数可调节镀层中ZrO2纳米粒子的复合量;在镀液中加入阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠可降低纳米粒子的团聚,获得最佳的镀层综合性能.     

影响微粒复合沉积的诸因素

复合镀层中固体微粒的含量决定其硬度、耐腐蚀、抗磨等性能,而影响微粒与基质金属复合沉积的因素很多,如电流密度、微粒表面电荷、温度、pH值、搅拌方式等.介绍了影响复合电镀微粒共沉积的各种因素,分析了诸因素在复合镀层形成过程中所起的具体作用,探讨了微粒与基质金属共沉积的机理.概述了纳米微粒解团聚的方法,指出了今后复合电镀的研究方向.     

Al_2O_3-ZrO_2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷的断裂韧性

以Al2O3-ZrO2复合粉末、W、Cr、Ni、Co粉末为原料,采用热压烧结工艺制备了性能优良的Al2O3-ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷复合材料。通过SEM,EDS,XRD等手段分析其微观组织,单边梁开口法(SENB)测量其断裂韧性。实验结果表明在1320℃,20MPa条件下热压烧结制备的Al2O3-ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷的断裂韧性为7.16±0.4MPa.m1/2,硬度为83.3HRA,横向断裂强度为540MPa,相对致密度为97.4%;对维氏压痕下裂纹扩展进行了分析,其增韧机理为延性金属对裂纹的桥梁作用和氧化锆相变增韧,在裂纹通过时硬质相以沿晶断裂为主。     

Suppressing Al_2O_3 nanoparticle coarsening and Cu nanograin growth of milled nanostructured Cu-5vol.%Al_2O_3 composite powder particles by doping with Ti

Both the coarsening of Al_2O_3 nanoparticles and the growth of Cu nanograins of mechanically milled nanostructured Cu-5 vol.%Al_2O_3 composites with, and without, trace amounts of Ti during annealing at973 K for 1 h were investigated. It was found that doping with a small amount of Ti(e.g. 0.2 wt%) in a nanostructured Cu-5 vol.%Al_2O_3 composite effectively suppressed the coarsening of Al_2O_3 nanoparticles during exposure at this temperature. Further, the Ti addition also prevented the concomitant abnormal growth of the copper grains normally caused by the coarsening of the Al_2O_3 nanoparticles. Energy dispersive X-ray spectroscopy analysis of the Al_2O_3 nanoparticles in the annealed Cu-5 vol.%Al2 O3-0.2 wt%Ti sample suggested that the Ti atoms either diffused into the Al_2O_3 nanoparticles or segregated to the Cu/Al_2O_3 interfaces to form Ti-doped Al_2O_3 nanoparticles, which was more stable than Ti-free Al_2O_3 nanoparticles during annealing at high homologous temperatures.     

Ni-P/Ag纳米复合化学镀层的耐磨损性能

Ni-P/非金属纳米化学镀溶液中纳米粒子容易团聚,镀液难以保持稳定性.在化学镀Ni-P溶液中添加纳米银粒子,在钢铁基体上制备了Ni-P/Ag纳米复合镀层.用显微硬度计、金相显微镜等技术分析了镀层的厚度、硬度和表面形貌,用磨损试验机研究了镀层的耐磨损性能.结果表明:银纳米粒子在镀液中的含量为1.0×10-7mol/,L,银纳米粒子加快了镀层的沉积速度,使纳米复合镀层厚度增加;在相同的施镀条件下,Ni-P/Ag纳米复合镀层比Ni-P镀层具有更高的硬度和更好的耐磨损性能.