脉冲喷射电沉积纳米镍涂层的组织与耐腐蚀性能

采用脉冲喷射电沉积方法在45钢基体表面制备了纳米镍涂层,用扫描电镜和X射线衍射仪研究了平均电流密度对镍涂层表面形貌、微观组织结构及平均晶粒尺寸的影响,并进行了耐腐蚀性试验.结果表明:用该方法制备的纳米镍涂层表面比较平整、晶粒细小并且结合较致密,但晶粒间仍存在一定的孔隙;随着平均电流密度的增大,平均晶粒尺寸先变小再变大,当平均电流密度为39.8 A·dm-2时涂层最致密,平均晶粒尺寸最小(13.7 nm);纳米镍涂层试样的耐腐蚀性能有较大的提高,但经过一段时间后腐蚀速率有所上升,这可能与腐蚀介质的渗入有很大关系.     

电流密度对摩擦喷射电沉积制备镍沉积层微观形貌及性能的影响

采用摩擦喷射电沉积系统制备了镍沉积层,用形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计等研究了镍沉积层的表面形貌、组织结构、晶粒平均尺寸和显微硬度随电流密度的变化。结果表明:硬质粒子能有效去除镍沉积层表面的吸附气泡和积瘤,获得表面较为平整光亮的沉积层;随着电流密度的增大,(111)、(200)和(220)晶面的择优取向度趋于一致,镍沉积层的表面粗糙度和晶粒平均尺寸先减小后增大,电流密度为80A.dm-2时表面粗糙度最小,电流密度为100A.dm-2时晶粒的平均尺寸最小,为9.67nm;显微硬度先增大后减小,当电流密度为80A.dm-2时最大。     

脉冲电铸制备纳米CeO_2增强镍基复合材料

用脉冲电铸技术制备了纳米CeO2增强镍基复合材料,研究了镀液中纳米CeO2颗粒添加量、阴极平均电流密度、占空比及脉冲频率对电铸复合材料中CeO2含量的影响,并对复合材料的显微硬度和表面形貌进行了分析.结果表明:在CeO2添加量40 g·L-1、阴极平均电流密度4A·dm-2、占空比0.2、脉冲频率1 000 Hz的条件下,电铸复合材料中CeO2含量最高为2.98%;其显微硬度为484 HV,较脉冲纯镍的323 HV有明显提高;与直流电铸纳米CeO2增强复合材料相比,脉冲电铸制备的复合材料表面更平整,组织更致密,晶粒更细小,且减少了纳米CeO2颗粒的团聚现象.     

微细电铸电流参数设计与实验研究

研究了镍的直流电铸和脉冲电铸的不同形式电流及其参数,同时,结合铸层表面形貌的影响分析,发现脉冲电铸在采取相对较大电流密度时,电铸质量和效率均优于直流电铸,实验优化后得到的占空比为10％,频率为1000HZ,平均电流密度为4A／dm^2。最后,利用优化的电流参数实现了不同微结构的电铸成型。     

喷射电沉积纳米晶镍机理及工艺研究

采用极化曲线、循环伏安法研究了喷射电沉积制备纳米晶镍的阴极极化行为及其机理。并根据电化学测试结果,选取一定范围内的电流密度,利用扫描喷射电沉积在45钢基体表面制备了纳米镍涂层。用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究了电流密度对镍涂层表面形貌、微观组织结构、晶粒尺寸及表面显微硬度的影响,并进行了耐磨性试验。结果表明,喷射电沉积可以显著提高镍沉积的极限电流密度,并在高的过电位下促进晶体的形核,有利于获得纳米晶镍镀层;随着电流密度的增大,纳米晶镍的平均晶粒尺寸先变小再变大,当电流密度为130A/dm2时涂层最致密,平均晶粒尺寸最小,表面显微硬度也最高;经过喷射电沉积后,试样耐磨性能有了较大的提高。     

工艺参数对定间距电沉积微镍柱表面形貌的影响

电沉积过程中电极极间距的恒定可以有效地提高电沉积的沉积效果,研究了脉冲电压幅值、脉冲占空比和负向脉冲电流对微镍柱表面形貌的影响。为了探索当极间距恒定后脉冲电压幅值、脉冲占空比和负向脉冲电流对微镍柱表面形貌的影响,采用扫描电子显微镜和体式显微镜观测微镍柱表面形貌,采用COMSOL Multiphysic软件对电流密度和电场强度进行仿真验证,研究各个工艺参数对微镍柱表面形貌的影响,对比在相同参数下定间距与变间距沉积、有无负向脉冲电流的微镍柱的表面形貌。结果表明：在定间距下,电压在4.1～4.7V时,可以得到圆柱度较好且平均直径在47～100μm的微镍柱;在电压为4.7V时,微镍柱呈尖锥状,无分叉现象和瘤状沉积,随着电压的增加,沉积速率从0.33μm/s增长到0.7μm/s,优化后的负向脉冲电流参数为电压2V,频率0.5kHz,占空比60%,单个周期内正负脉冲个数比值5:1。恒定极间距可以改善微镍柱呈堆叠状沉积的现象,增加负向脉冲可以对微镍柱实现一定的修整效果,同时起到消溶沉积层的微毛刺、微凸起和枝状晶作用。     

不同厚度电镀铬层的组织及性能

为了改善电镀厚铬层气密性差的现状,采用工厂现行的电镀工艺在基体表面制备不同厚度的铬层,研究了不同厚度铬层的表面内应力、硬度、晶粒大小和织构。结果表明:随着厚度的增加,铬层表面内应力呈波动性变化,且表面内应力均为拉应力;随着厚度的增加,铬层中的大尺寸晶粒增多,但平均晶粒尺寸变化不大,均为8.5μm左右;随着铬层厚度的增加,(110)晶面织构逐渐退化,(200)晶面织构逐渐增强;随着铬层厚度的增加,铬层硬度先缓慢增大,当铬层厚度由22.51μm增加到46.02μm时则迅速增大,随后又缓慢增大。     

不同磁场方向作用下电沉积工艺参数对镀镍层性能影响

为优化电沉积镀镍工艺,通过两组正交实验,分别确定在垂直方向磁场和平行方向磁场作用下各工艺参数对镀镍层的显微硬度、晶粒尺寸和表面形貌的影响作用。分析结果发现,磁场不是决定电沉积工艺的主导影响因素,电流密度和超声功率对电沉积的影响作用较大,平行磁场相较于垂直磁场更有利于镀层晶粒的生长,最后找出最佳电沉积工艺参数为:电流密度2A/dm2、超声功率240W、平行磁场方向、磁感应强度0.6T、占空比20%,并分析形成这种结果可能的机理。     

电火花-超声复合加工法制备镍微球时非电工艺参数对镍微球尺寸的影响规律

火花放电法制备镍微球是一种新兴的方法。为了减小微球尺寸,提出一种复合型制备方法——电火花-超声复合加工法。通过改变超声参数(频率和功率)和工作液(煤油和纯水),分析这两种工艺参数对微球尺寸的影响。使用扫描电镜观察试验样本,X射线衍射分析样本成分,Smile View软件测量微球粒径,Origin Pro软件得到粒径分布百分比。结果表明:加入超声波之后,小粒径(0~10μm)镍微球比例明显升高,且小粒径微球比例随着超声波频率的增大而降低,随着超声波功率的增大而升高。和煤油相比,以纯水为工作液所制备的微球尺寸普遍偏小,可得到粒径小于1μm比例为6%~10%,小于5μm比例为50%~80%,且超声波对微球尺寸减小效果比在煤油中显著。以纯水为工作液所得微球成分中Ni单质比例更高(?99%)。此外,在加入超声试验组中发现有少量空心球存在,并初步分析了空心球成型机理。     

可反向电流脉冲与扫描沉积电铸镍新技术

可反向电流脉冲与扫描沉积电铸镍技术是一种完全区别于直流电铸的新方法。通过调节脉冲频率 ,正、反向电流脉冲宽度及个数比、占空比、电流密度等参数 ,控制铸镍沉积速度、铸镍强度和晶粒大小 ,通过电流脉冲交叉扫描 ,可使镀层沉积成纵横交叉的网络状。大大改善了铸镍组织 ,提高了铸镍强度。1　可反向脉冲与扫描沉积电铸优于直流电铸可反向电流脉冲与扫描沉积电铸技术 ,从理论上摆脱了局限于直流电源的传统观念。通过可反向电流脉冲控制电极电位或电化学反应电流来实现化学反应过程。从能量的观点看 ,当增大阴极电流密度时 ,从电源输送到阴…     

纳米晶精密电铸层微观结构的测试与研究

采用高速冲液电铸装置、高频脉冲电流等方法，制备出金属镍纳米晶粒电铸沉积层。运用TEM、SEM和XRD等现代分析手段对纳米晶沉积层微观结构进行了分析研究。结果表明，沉积电流密度对细化沉积层晶粒有着重要影响。随着沉积层晶粒细化，横断面上晶粒生长从树枝状晶向细小等轴～柱状晶方式转变，在(200)晶面存在着明显择优生长取向。分析了细化晶粒对沉积层内应力的影响。     

超声电铸镍-氧化铈纳米复合材料的研究

在电铸工艺中引入超声波,制备了Ni-CeO2纳米复合材料,考察了超声波对电铸速率、电流效率的影响,并对纳米复合材料的表面形貌和显微硬度进行了分析和测试。结果表明,超声波可以提高电铸速率和电流效率,使CeO2纳米颗粒更加均匀地弥散于纳米复合材料中。与无超声下制备的Ni-CeO2纳米复合材料相比,超声作用下制备的纳米复合材料的晶粒得到细化,其组织更加均匀致密、表面更平整,纳米复合材料的显微硬度明显提高。     

脉冲电铸镍-氧化钕纳米复合沉积层的工艺研究

电化学沉积层的制备是电铸技术的关键环节。本文采用脉冲电铸技术制备N i-Nd2O3纳米复合沉积层,考察了镀液中Nd2O3纳米颗粒添加量、平均电流密度、占空比、脉冲频率对纳米复合沉积层中Nd2O3含量及纳米复合沉积层显微硬度的影响,并对纳米复合沉积层的表面形貌进行了分析。结果表明,在镀液中Nd2O3纳米颗粒添加量20 g/L~30 g/L、脉冲平均电流密度2 A/dm2~4 A/dm2、占空比0.2~0.4和脉冲频率1000 Hz的条件下,可获得Nd2O3含量大的高硬度复合沉积层,并且沉积层表面平整、光滑,晶粒细小,组织均匀致密。     

纳米晶精密电铸技术的研究

采用高频脉冲电流、高速冲液及加入有机添加剂等细化晶粒方法，开展了纳米晶精密电铸技术的试验研究。分析、研究了过程参数及添加剂对沉积层的晶粒尺寸及微观硬度和耐腐蚀性的影响。结果表明，采用上述细化晶粒方法，可制备出晶粒最小尺寸为20nm的电铸沉积层；随着晶粒尺寸的减小，沉积层微观硬度和耐腐蚀性能得到了明显提高。     

柔性受压电铸新技术研究

提出了一种新的柔性受压电铸技术,从理论上深入探讨了柔性受压的作用机理,并通过钨丝增强镍的电铸试验进行了验证。理论分析和试验结果表明：柔性压紧轮对复合电铸层的摩擦与挤压作用可以有效去除复合电铸层表面的吸附气泡,获得表面无缺陷的复合电铸层;柔性压紧轮能够不断补充电沉积区域的电铸液,防止复合电铸层内部出现空洞,并能提高极限电流密度,显著细化晶粒;柔性受压条件下获得的复合电铸层具有更高的强度,当钨丝体积分数为50%时,制得的钨丝-镍复合电铸层强度达到1597MPa,提升了21%。     

基于快速成型技术的射流电铸试验研究

介绍了自行研制的射流电铸快速成型设备的系统组成与原理 ,对射流电铸工艺特点进行了实验研究。结果表明 ,在其他工艺参数一定时 ,射流电铸的电流密度和电铸速度随电铸电压增大而增大 ,实验中可用电流密度高达380A/dm2 ,远高于传统电铸电流密度。喷嘴口径一定时 ,喷射距离近、电流密度低 ,射流电铸的定域性好。电流密度对铸层表面形态有较大的影响。用射流电铸快速成型设备制备了一组具有一定形状的金属铜零件。     

脉冲射流电铸纳米晶铜的组织与性能

采用射流电铸快速成型方法,在脉冲电流条件下制备了铜铸层,研究了脉冲电流频率和峰值电流密度对铜铸层表面形貌、微观组织结构、晶粒大小以及力学性能的影响。结果表明：在高电流密度下制备出的块体纳米晶铜,晶粒尺寸为32-65nm;提高脉冲电流频率和峰值电流密度有利于获得颗粒细小、表面平整的纳米晶铜铸层;制备的纳米晶铜最大抗拉强度高达590MPa,是普通粗晶铜的4．5倍,纳米晶铜的最大伸长率为10％．     

辅助磨削在叠层模板电铸成形中的应用

沉积层均匀性控制影响叠层模板电铸成形的关键问题。本文中提出了一种辅助磨削脉冲电沉积成形技术,设计了基于其原理的工艺设备。试验方法即将硬质陶瓷粒子引入于电极之间,通过电铸阴极的旋转带动,硬质粒子(陶瓷珠)在电沉积过程中不断摩擦、撞击阴极表面,以期即时消除沉积层表面由于电流分布不均引起的边缘效应。通过表面形貌观察及铸层高度的测量统计,将传统与新型微电铸工艺制备的试样进行了对比。结果表明:硬质粒子可有效阻止杂质的吸附,避免毛刺、积瘤等表面缺陷的产生,能够获得良好的铸层均匀性,表面粗糙度可达0.253μm。表明硬质粒子摩擦在叠层电铸成形中具有较好的实用价值。     

柔性摩擦辅助电铸新技术的研究

提出了一种新的柔性摩擦辅助电铸技术。在电铸过程中,通过柔性毛刷对阴极表面的摩擦来提高电铸层质量。对所制得电铸层的表面形貌、组织结构和显微硬度等性能进行了分析与测试。结果表明:柔性毛刷对阴极表面的摩擦能驱除阴极表面吸附的气泡,消除结瘤,提高电铸层质量;通过SEM观察发现,电铸层的晶粒比传统电铸工艺得到的电铸层晶粒细小;XRD检测表明电铸层各晶面的衍射强度减小;显微硬度由180HV增至400HV左右。