超声波对电镀金刚石工具制备过程的影响

应用超声波制备了镀层和电镀金刚石工具，测试镀层硬度和金刚石工具的上砂密度，研究结果表明：当电流密度一定时，金刚石工具镀层硬度随超声波功率增强而增加。在金刚石工具制备过程，超声波不适用上砂的全过程。只要金刚石磨粒埋入镀层厚度合适，超声波可以用于金刚石工具的加厚过程，提高工具的制备效率。     

稀土镧对电镀金刚石工具性能的影响

以普通亮镍镀液为基础,分别制备亮镍和镍镧镀层表面及截面试样,用显微硬度计观察表面、断面组织并测定硬度,随着镧含量的增加,镀层硬度发生变化,当LaC l3.7H2O达到5 g/L时,镀层硬度最高为475HV,比亮镍镀层高77HV。在万能外圆磨床上进行内圆磨削试验,计算金刚石工具的磨削比,比较了稀土改善亮镍镀层的能力,添加镧的亮镍镀层工具胎体耐磨性提高,因此工具的使用效率得到提高。研究结果表明,在镀液中添加稀土可以提高亮镍镀层的硬度和金刚石工具的磨削比。     

应用数字图像相关方法测量金刚石工具镀层与基体的结合强度

提出一种新的电镀金刚石工具镀层与基体结合强度测试方法。分别制备了亮镍和添加稀土的电镀结合刺镀层。镀层试件经过制斑与加载．经CCD采集成为数字图像,通过数字图像处理系统进行相关性计算,寻找到试件加载变形后的数字图像采集区域,从而计算出采集区域内的位移和应变。通过镀层与基体界面处应变的变化,分析镀层的结合状态。实验结果,镍-镧镀层与基体的结合强度高于亮镍镀层与基体的结合强度。研究结果表明利用数字图像相关方法测摄镀层与基体结合强度是一种简单有效的方法。     

电沉积纳米镍-钻合金在金刚石工具制备中的应用研究

采用纳米镍一钴镀层制备电镀金刚石工具以期提高工具的性能。通过考察脉冲参数、细化添加剂、硫酸钴对镀层显微硬度的影响,得出结论：细化添加剂、硫酸钴都能细化晶粒,两者有竞争关系;改变峰值电流密度和开通时间可以细化晶粒,脉冲周期过短会造成晶粒粗化。镀层中钴的质量分数为9％,表面较光整,平均晶粒尺寸在14nm左右,显微硬度达到609HV。确定了制造金刚石工具最佳的电镀工艺参数,由其制得的工具平均寿命比纳米镍镀层材料工具高16％。     

电沉积纳米镍-钴合金在金刚石工具制备中的应用研究

采用纳米镍-钴镀层制备电镀金刚石工具以期提高工具的性能。通过考察脉冲参数、细化添加剂、硫酸钴对镀层显微硬度的影响,得出结论:细化添加剂、硫酸钴都能细化晶粒,两者有竞争关系;改变峰值电流密度和开通时间可以细化晶粒,脉冲周期过短会造成晶粒粗化。镀层中钴的质量分数为9%,表面较光整,平均晶粒尺寸在14nm左右,显微硬度达到609HV。确定了制造金刚石工具最佳的电镀工艺参数,由其制得的工具平均寿命比纳米镍镀层材料工具高16%。     

用强氧化技术提高电镀金刚石工具的使用性能

分别用经强氧化处理和未经强氧化处理的金刚石制备了电镀金刚石工具.对陶瓷材料进行钻削加工,来测试两种不同金刚石制备工具的使用寿命及性能.通过扫描电子显微镜观察金刚石工具的表面形貌,结果表明,经强氧化处理的金刚石颗粒表面存在有较大粗糙的凹坑,金刚石颗粒表面的凹坑提高了镀层对金刚石颗粒的把持力,增强了"机械锚链"效应,工具表面镍瘤现象大为改善,镍瘤的减少提高了金刚石的加工效率和加工精度;其氧化铝陶瓷材料去除体积是未经强氧化处理金刚石电镀钻头的1.3倍,明显提高了电镀金刚石工具的磨削性能和使用寿命.     

45钢表面激光重熔纳米晶镍镀层组织与性能研究

采用喷射电镀在45钢表面制备了纳米晶镍镀层,并对其进行了激光重熔处理。分析了纳米晶镀层和激光重熔层的微观组织,测试了重熔层的显微硬度及耐腐蚀性能。结果表明:喷射电镀制备的镀层组织属于纳米晶范畴,激光重熔层与基体为冶金结合,内部组织由大量的枝晶和等轴晶构成;重熔层的硬度和耐腐蚀性明显提高。     

复合镀覆Ti—Ni金刚石的钎焊应用

镀覆技术的研究进展表明：经过真空微蒸发镀钛、钨的金刚石单晶或聚晶,可以采用化学镀或电镀的方法在钛或钨镀层上进一步镀覆镍、钴、铬等金属,这种复合镀层与金刚石界面强力冶金结合,并且可以采用各种钎焊方法实现金刚石与多种金属基体的焊接。复合镀覆的金刚石可用于各类表镶工具的制造,获得高出刃、高磨粘结合强度,使金刚石表镶工具的使用寿命和加工效率大幅度提高。     

不同刷镀电压下铸铁基体的镍镀层组织及性能研究

采用电刷镀技术在铸铁基体上用不同刷镀电压制备镍镀层,通过分析镍镀层截面特征、测量其显微硬度及其与基体的结合强度,研究了不同电刷镀电压下镀层组织结构和性能。结果表明,刷镀电压为5 V时,镍镀层的晶粒细密,组织均匀,硬度最高,与基体的结合强度最好,耐腐蚀性能、耐摩性能最好。     

新型胎体材料制备金刚石工具的研究

提出了一种新型镀层作为电镀金刚石工具的胎体材料。指出，镍钴锰镀层具有比镍钴或镍锰镀层更高的综合机械性能和低得多的钴含量，更适合于制造电镀金刚石工具，将是一种很有发展前途的更新换代镀层。本文着重介绍了采用新镀层制备金刚石工具的具体过程和工艺条件，以及所制出的小尺寸工具对石材进行加工时的良好表现。     

聚合物材料表面耐磨性能提升用非晶碳基薄膜的研究进展

硬度低、耐磨性能差等固有缺点已成为限制聚合物材料在一些苛刻环境中工业应用的重要因素。为了改善表面硬度和耐磨性能,多种表面改性技术被用于聚合物材料的耐磨防护,其中在聚合物材料表面制备一层非晶碳薄膜被认为可有效提高材料表面硬度和耐磨性能。综述了聚合物材料表面耐磨性能提升用非晶碳基薄膜的研究进展,分析了非晶碳基薄膜在聚合物材料表面膜基结合强度不足的本质原因,聚合物材料与非晶碳薄膜两种材料在结构和性质上的不匹配使两者之间的突变界面在载荷作用下极易发生失稳,造成了膜基结合强度的不足。探讨和对比了目前常用于改善非晶碳基薄膜在聚合物材料表面膜基结合强度的改性技术。其中,利用等离子体对聚合物材料表面进行处理,可以诱导材料表面有机碳质结构向无机碳质结构的逐渐转变,使非晶碳薄膜在聚合物材料表面获得可靠结合强度。利用等离子体处理法可以在聚合物基体表面构建原位转变层,原位转变层通过化学键的形式,为非晶碳薄膜在基体表面获得了可靠的膜基结合强度,有效提高了聚合物材料表面的硬度和减摩耐磨性能。     

超音速等离子喷涂WC-17Co纳米涂层的性能研究

采用超音速等离子喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了纳米和微米WC-Co涂层,并对比了两种涂层的孔隙率、结合强度、硬度和耐磨性。结果表明,纳米涂层的致密性和结合强度均高于微米涂层,其孔隙率仅为0.56%,结合强度大于69.2 MPa;纳米涂层和微米涂层的硬度是基体的3.9和3.8倍,硬度值从涂层的表面到底部逐渐增加;基体磨损为磨粒磨损 粘着磨损 层状剥落,两种涂层磨损均为磨粒磨损。纳米涂层的孔隙率低、硬度高、表面抗压性强使其表现出更优的耐磨性。     

Effect of applied current on the electrodeposited Ni-Al2O3 composite coatings

Nano-sized Al₂O₃ ceramic particles (50 nm) were co-deposited with nickel using electrodeposition technique to develop composite coatings. The coatings were produced in an aqueous nickel bath at different current densities and the research investigated the effect of applied current on microstructure and thickness of the coatings. The variation in some mechanical properties such as hardness, wear resistance, and the adhesive strength of the composite coatings is influenced by the applied current and this was also studied. The morphology of the coatings was characterized by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The hardness, wear resistance, and bond strength of the coatings were evaluated by Vickers micro-hardness test, pin-on-disc test, and tensile test, respectively. Results showed that the Al₂O₃ particles were uniformly distributed in the coatings, and the coatings deposited at a current density of 0.01 A/cm² was most favorable in achieving a maximum current efficiency which causes the co-deposition of a maximum amount of Al₂O₃ particles (4.3 wt.%) in the coatings. The increase in Al₂O₃ particles in the coatings increased the mechanical properties of the Ni-Al₂O₃ composite coatings by grain refining and dispersion strengthening mechanisms.     

自动化电刷镀技术在发动机缸体再制造中的应用*

针对发动机缸体等深孔类零件批量化再制造的难题,采用新型内孔电刷镀技术,开发了自动化电刷镀设备。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和显微硬度计对镍镀层的表面形貌、结合强度和硬度进行了表征。结果表明,与手工电刷镀制备的镍镀层相比,应用自动化内孔电刷镀技术制备的镍镀层组织更均匀、致密,镀层结合力好,硬度更高。目前,该技术已成功应用于发动机缸体再制造,所得镀层质量稳定可靠、生产效率大幅度提高。     

CeO2掺杂对ZrO2-Y2O3纳米涂层性能的影响

在45钢基体表面等离子弧喷涂制备了掺杂不同含量CeO2纳米ZrO2涂层,运用XRD,SEM对涂层的组织结构进行了分析,测试了涂层的结合强度和显微硬度,考察了涂层与铝青铜对磨时的摩擦磨损性能．结果表明,CeO2增加了ZrO2涂层的致密性、结合强度和显微硬度．纳米ZrO2涂层中加入CeO2后,增加了ZrO2涂层／铝青铜摩擦副的摩擦系数,增强了纳米ZrO2涂层,耐磨能力．涂层与铝青铜对磨时,随着CeO2含量的增加,ZrO2涂层粘着磨损形式增强,而涂层脆性断裂脱落的趋势减轻．     

Cross-sectional nanoindentation and nanoscratch of compositionally graded mullite films

Nanoindentation and nanoscratch have become well-established techniques for measuring mechanical properties of thin films. Conventionally, these tests are performed on the surface of the films to evaluate their mechanical integrity: elastic modulus, hardness and adhesion strength. However, in complex systems such as compositionally graded thin films, small spatial variations in mechanical properties are difficult to distinguish using this approach. In this work, the evaluation of the above parameters was conducted on cross-sections of compositionally graded mullite coatings, chemical-vapor deposited on silicon carbide substrates. To assess the intrinsic mechanical properties and their spatial variation, nanoindentation tests were carried out on mullite coatings with constant and graded Al/Si ratios. Additionally, transverse nanoscratch tests to evaluate the cohesive and adhesive resistance of the coatings as well as the coating/substrate systems, respectively, were performed. Different damage morphologies were identified within the coating and at the interface by using complementary characterization techniques. In the case of functionally graded coatings a gradual rise in the hardness and elastic modulus with increasing distance from the coating/substrate interface was observed. Nanoscratch tests on the cross-sections allowed determining the critical loads for cohesive and adhesive damage by following this approach. Compositionally graded mullite coatings exhibited the best combination of hardness/stiffness and cohesive/adhesive scratch strength.     

Wear and erosion behavior of plasma-sprayed WC-Co coatings

Wear mechanisms of air plasma-sprayed WC-12%Co coatings were studied by using a dry sand rubber wheel (DSRW) abrasive, ring-on-square adhesive wear, and alumina particle erosion tests. Coating properties such as intersplat cohesive strength, porosity, surface roughness, hardness, and retained carbide as well as microstructures were characterized to assess their relationship on wear performance. Porosity, hardness, surface roughness, and retained carbide of the coatings are not the principal factors affecting wear performance. Intersplat cohesive strength of coatings, measured by a simple bonding test, is the most significant factor that relates to the wear rate of thermal spray coatings.     

多弧离子镀TiAlSiN梯度涂层制备及切削性能

针对含Si超硬涂层与基体结合强度不足,切削过程中涂层易发生剥落从而导致涂层刀具切削性能低的问题,采用离子源增强的多弧离子镀技术在硬质合金刀具上制备了不同含Si层梯度结构的TiAlSiN梯度涂层。利用XRD、SEM、OM以及切削试验探讨不同含Si层梯度结构对涂层物相、表面形貌、膜基结合强度、摩擦磨损以及切削性能的影响。结果显示：不同含Si层梯度结构的TiAlSiN涂层主要由固溶的（Ti,Al） N和（Al,Ti） N相组成。其中,低Si直接过渡的TiAlSiN涂层（S3）呈现出较高的硬度、良好的膜基结合力、较低的涂层残余应力和摩擦因数。铣削结果显示,涂层刀具的切削磨损机理主要表现为粘着磨损。当切削速度为80 m/min时,低Si过渡涂层（S3涂层）表现出更高的切削长度（925 m）,显著高于S1涂层的525 m;当切削速度由80 m/min增加至110 m/min时,S3涂层切削长度增加到1650 m。对含Si刀具涂层进行梯度设计,可有效提高涂层的膜-基结合强度和涂层刀具的切削性能。     

Al对反应火焰喷涂Al2O3基复相涂层性能的影响

以Al-CuO为主反应体系，利用反应火焰喷涂技术制备了Al2O3基复相涂层。测试了不同Al含量团聚粉喷涂所得涂层与基体的结合强度、显微硬度、孔隙率及耐磨损性能，分析了Al含量对反应火焰喷涂Al2O3基复相涂层性能的影响规律。研究发现，当团聚粉中Al过量6％（质量分数）时，涂层与基体结合强度为24．6MPa，显微硬度5149MPa孔隙率为10．5％，磨损量14．9mg／h，均较Al不过量时明显提高，具有良好的综合性能。     

等离子喷涂TiO2基涂层工艺参数优化研究

目的对TiO_2基涂层的等离子喷涂工艺参数进行优化。方法采用正交实验、基材温度采集并结合涂层微观形貌分析、能谱分析、结合强度试验、显微硬度测试等方法,研究了喷涂电流、喷涂距离、主气流量对涂层组织及性能的影响规律,并获得了优化的喷涂工艺参数。结果涂层分熔融区和部分熔融区,呈现双模结构的混合微观结构特征,截面形貌凹凸不平,并以机械结合为主。拉断后,涂层断裂面呈韧窝状,由陶瓷层到粘结层呈台阶状过渡,陶瓷层整体的内聚结合强度优于陶瓷层与粘结层结合界面的结合强度。涂层条带状夹杂随着粉末流到达基板的温度的增加而减少,对结合强度影响不显著,但对硬度影响较显著。等离子喷涂过程中,粉末流到达基板的温度在一定范围内时,涂层性能随着粉末流到达基板的温度的增加而增加,但粉末流到达基板的温度过大,涂层性能降低。结论获得最优涂层必须采用最优工艺参数,工艺参数对涂层综合性能的影响主次顺序为喷涂电流、喷涂距离、主气流量,得到的优化工艺参数为:喷涂电流350 A,喷涂距离110 mm,主气流量2100 L/h。