镍基复合镀层研究的最新进展

与许多金属或合金镀层相比较,复合镀层具有耐磨性好、抗高温氧化性能好和电接触好等优点,其中,镍基复合镀层是研究最早、应用最广泛的复合镀层之一.综述了镍基复合镀层的沉积机理以及不同镍基复合镀层研究的最新进展,主要包括耐蚀和防护-装饰复合镀层、耐磨减摩复合镀层、抗高温氧化复合镀层、催化功能复合镀层等,并概述了其在不同工业中的应用.     

钛合金高温防护涂层制备技术研究进展

钛合金具有比强度高、抗蚀性优异、中温性能稳定等优点,但在高温下的氧化和氧脆严重影响了其热稳定性。重点介绍了化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、离子束辅助沉积（IBAD）、搪瓷涂层等技术在钛合金表面制备高温防护涂层的原理、特点及研究成果,指出了各种技术存在的问题,并提出了下一步研究重点。     

H13模具钢与镀层硼钢的差温摩擦磨损行为

采用自主研制的销盘差温摩擦磨损装置模拟了实际热冲压界面处的不对称温度工况，对H13钢与镀层(GA、Al-Si)硼钢进行了时间为900、1500和2100 s的差温摩擦磨损试验。并对磨损后镀层硼钢的表面粗糙度、化合物、磨损形貌以及摩擦因数进行了分析。结果表明，随着时间的增加，两种镀层钢板的摩擦因数均呈现先减小后上升，最后波动稳定的趋势。在摩擦过程中，由于Al-Si镀层更早地完成液态-固态的转变，Al-Si镀层稳定阶段的平均摩擦因数较GA镀层更低；随着摩损时间的增加，两种镀层钢板的表面磨损程度不断加剧，磨损机制均发生了由轻微氧化磨损向严重剥层磨损的转变。     

中温酸性光亮化学镀镍

研究了酸性化学镀镍体系中络合剂、促进剂、光亮剂及工艺参数对镀速的影响，获得了优化的中温酸性光亮化学镀镍工艺，镀层光亮，耐磨耐蚀性良好。     

不同纳米氧化铝含量Ni-P-Al_2O_3化学镀层的高温磨损性能

采用化学镀技术制备不同纳米氧化铝含量的Ni-P-Al2O3复合镀层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对镀层的表面形貌、化学成分及微观结构进行表征,考察镀层在600℃下的高温氧化性能,并采用高温摩擦磨损试验机对镀层在200℃和600℃下的摩擦磨损性能进行测试,分析其磨损机理。结果表明:纳米氧化铝的加入可有效提高镀层的高温耐磨性能和抗高温氧化性能。随着镀液中纳米Al2O3用量的增加,镀层的氧化质量增加,摩擦因数先减少后增加,镀层的磨损机理发生变化。镀液中纳米Al2O3用量为3 g/L时,镀层具有优异的抗高温氧化性能、较低的摩擦因数和较低的磨损率。复合镀层在较高温度磨损过程中呈现出较高的磨损率和较低的摩擦因数。     

Ni-W合金电刷镀层的高温氧化与高温磨损特性

用电刷镀方式制备了Ni—W(D)合金镀层，测试了镀层在不同温度下的氧化与滑动磨损速率，用扫描电镜观察了试样磨损表面的形貌。结果表明：Ni—W(D)合金刷镀层在600℃以下具有较高的抗氧化能力，超过700℃时由于氧化膜中WO3的增加，镀层抗氧化能力下降；500℃以下时，由于镀层氧化膜的减摩作用，Ni—W(D)合金刷镀层的磨损机理主要是轻微磨粒磨损；600℃以上时，镀层的磨损机理主要为镀层剥落和粘着磨损，磨损速率较大。     

钛及钛合金的离子氨化

钛及钛合金的离子氨化西安高压阀门厂（７１００３２）荀伟明钛及钛合金有其可贵的综合性能，其缺点是耐磨性差；在还原性介质中耐腐蚀性差。为了提高我厂研制开发的钛及钛合金高压泵、阀产品的耐磨与耐蚀性．我们对其零件进行离子氨化处理，取得了良好的效果。１氮化设备...     

TC4钛合金微弧氧化电解液研究

利用微弧氧化技术可在钛合金表面制备出具有高硬度、耐磨和耐腐蚀等优异性能的氧化物涂层.影响钛合金微弧氧化过程和氧化层结构及性能的因素有很多,其中电解液的组成属于关键因素之一.目前,适用于TC4钛合金的电解液主要为碱性溶液,如硅酸钠溶液体系、偏铝酸钠溶液体系、磷酸钠溶液体系及其混合溶液体系.     

钛合金表面耐磨处理技术研究现状

钛合金具有比强度高,中高温性能好和耐腐蚀等显著优点,但其缺点是表面硬度低、耐磨性能差,为了提高钛及钛合金的耐磨性,有效地利用钛合金的优良性能。本文对钛合金表面耐磨处理技术的各种方法,如电镀、化学镀、热喷涂技术、化学热处理、气相沉积、离子注入、微弧氧化、激光表面合金化和激光熔覆、等离子喷涂、加弧辉光离子渗镀与双层辉光离子渗镀技术、表面纳米化技术、电泳涂装、钛合金表面电火花沉积强化技术、热扩散、液相沉积、离子轰击等等进行了综述。     

热处理对钛基化学镀Ni-P镀层性能的影响

为了改善钛合金耐磨性,利用化学镀法在钛基表面获得Ni-P合金镀层,着重考察了热处理温度对镀层腐蚀和磨损性能的影响.采用XRD、SEM、EDS等手段分析了镀层的结构、表面形貌及组成.通过磨损量和在HC1溶液中极化曲线分析了镀层的耐蚀和磨损性能.结果表明,镀态下镀层是胞粒状堆积形式,属非晶结构,磷含量为6.9wt%;随着热处理温度变化其耐蚀性存在最佳值,250℃×1h热处理后的Ni-P镀层,在1mol/L HC1溶液中的腐蚀电流和腐蚀电位分别为0.0129mA/cm2和-0.427V,耐腐蚀性能优于其它镀层;镀层硬度随热处理温度的升高先增加后降低,磨损量则呈相反趋势,400℃硬度达到最高值960.5HV,磨损量最低值达到15.6mg,此时镀层为晶态结构,表面呈弥散状态;热处理可提高钛基化学镀层的耐磨性.     

钛合金耐磨微弧氧化制备技术的研究进展

钛合金质量轻,比强度高,尤其耐蚀性优异,在海洋、航空航天、医疗器械等领域应用越来越广泛.但钛合金硬度较低,摩擦因数高,粘着磨损、磨粒磨损和微动磨损倾向大,极大限制了其作为摩擦部件的应用.微弧氧化处理可以获得硬度高的陶瓷质膜,附着力强,既可以单独使用来提升钛合金的耐磨性,又能与多种后处理方式兼容,是提高钛合金耐磨性的有效...     

TC4钛合金表面化学镀Ni-P合金耐磨层研究

利用化学镀方法在TC4钛合金表面成功制备结合力良好的Ni-P合金耐磨层,研究了提高镀层结合力的方法,结合SEM、XRD、EDS等现代物理分析方法分析了不同温度热处理后镀层的组织结构,从而建立不同热处理温度、镀层结构与镀层硬度和耐磨性能的关系。结果表明:二次浸锌活化方法和热处理能显著提高镀层与基体的结合强度,经600℃热处理后镀层结合力达到35N。基材的硬度HV为3780MPa,磨损量为9.6mg,镀态镀层的硬度HV为5760MPa、磨损量为7.7mg。随着热处理温度升高Ni3P相增多,该相的弥散分布使镀层硬度增加,最高硬度HV达到9790MPa,但400℃后硬度降低,这是由于Ni3P相随着热处理温度的继续升高而发生偏聚,使弥散强化程度下降;镀层的磨损量随着热处理温度的升高而减小,说明耐磨性能随着热处理温度的升高而增强,600℃热处理后,虽然镀层晶粒长大、粗化及镀层硬度降低,但此时镀层晶格的完整性最佳,镀层塑性和韧性提高,所以耐磨性能最好。     

Friction and Wear Behavior of AlTiN-Coated Carbide Balls Against SKD11 Hardened Steel at Elevated Temperatures

In this study, AlTiN coatings were deposited on YT14 cemented carbide balls by arc ion plating technique. The friction and wear behavior of the AlTiN-coated balls against SKD11 hardened steel was investigated by sliding tests using a ball-ondisk tribometer at various temperatures from 25 to 700 °C in air. The results showed that the friction and wear behavior was significantly influenced by the testing temperature. Obvious fluctuations were observed in the friction curves at elevated temperatures, which could be attributed to the formation and rupture of unstable Fe and Cr oxide layers. As the temperature increased from 25 to 500 °C, the wear rate of the coated balls increased from the scale of 10~(-21)–10~(-20) m~3/N m, and then decreased to 10~(-22) m~3/N m as the temperature further increased to 700 °C. It was also found that the friction and wear behavior of the coated balls was directly dependent on the counterpart materials. As the temperature increased, the main wear mechanism of the coated balls changed from mild abrasive wear and adhesive wear to abrasive wear failure at 500 °C, and then transferred to adhesive wear and mild oxidation wear at 700 °C. For SKD11 hardened steel, the primary wear mechanism changed from delamination wear to abrasive wear and then transferred to plastic deformation and fatigue wear, accompanied by adhesive wear and tribo-oxidation wear.     

Properties of TiAlCrN coatings prepared by vacuum cathodic arc ion plating

TiAlCrN coatings were deposited by means of vacuum cathodic arc ion plating technique on TC11 (Ti-6.5 Al-3.5 Mo-1.5 Zr-0.3Si) titanium alloy substrates. The composition, phase structure, mechanical performance, and oxidation-resistance of the nitride coatings were investigated by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscope (AFM), X-ray diffraction (XRD), auger electron spectroscopy (AES), and X-ray photoelectron microscopy (XPS). A new process for preparing protective coatings of the titanium alloy is successfully acquired. The experimental results indicate that the added element chromium in the TiAlN coatings make a contribution to form the (220) preferred direction. The phases of the coatings are composed of (Ti, Al)N and (Ti, Cr)N. After 700℃ and 800℃ oxidation, AES analysis shows that the diffusion distribution of the TiAlCrN coatings emerges a step shape. From the outside to the inner, the concentrations of O, Al, and Cr reduce, but those of Ti and N increase. The Al-rich oxide is formed on the surface of the coatings, and the mixed structure of Ti-rich and Cr-rich oxides is formed in the internal layer. The oxidation resistance of the TiAlCrN coatings is excellent at the range of 700 to 800℃. Adhesion wear is the dominant mechanical characteristic for the titanium alloy at room temperature, and the protective coatings with high hardness can improve the mechanical properties of the titanium alloy. The wear resistance of the TC11 alloy is considerably improved by the TiAlCrN coatings.     

滑动速度对纳米颗粒复合镀层摩擦性能的影响

采用电刷镀技术在45钢表面制备了纳米Al2O3颗粒复合镀层,并且在球-盘式肇擦磨损试验机上对比研究了纳米颗粒复合镀层与普通快速镍镀层在含污染物油润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明纳米颗粒复合镀层的摩擦系数和磨损量均小于快速镍镀层。随滑动速度增加,两种镀层磨损量都先减少后增加,但纳米颗粒复合镀层磨损量增加的幅度小于快速镀镍层c两种镀层的磨损机理均为磨粒磨损和粘着磨损。由于纳米颗粒的强化作用,复合镀层的耐磨性优于快速镀镍层。     

碳膜刀具干式钻削Al-Si合金的切削性能及其减摩机制

采用非平衡磁控溅射离子镀技术制备碳膜,通过对刀具后刀面磨损曲线、切削力以及所加工孔精度的分析,证明高硬度低摩擦因数碳膜高速钢刀具在干切削条件下钻削铝硅合金时具有良好的切削性能。同时采用OM、SEM、XPS和EDS等方法对切削过程中碳膜的减摩效应进行探讨,证明碳膜改善刀具抗粘结能力的本质在于碳元素对铝硅合金的润湿性较差,而非在摩擦过程中生成碳转移膜。切削过程中碳膜的热稳定性越好,碳膜刀具的寿命就越长,一旦碳膜破坏,则刀具迅速发生粘结失效。     

钛合金表面耐磨性能及抗氧化性能的研究现状

钛合金具有密度小、质量轻、比强度高、比刚度高、良好的耐腐蚀性和耐热性、塑韧性好以及优良的加工性等优点,广泛应用于航空航天、交通运输、石油化工、体育器械及生物医疗等众多领域。但钛合金摩擦系数大、易黏着、耐磨性能差、高温(700℃)条件下氧化严重、不易润滑等缺点,大大限制了钛合金的应用和发展。介绍激光熔覆、磁控溅射、离子注入等常见的钛合金表面改性技术的研究现状,指出各种改性技术对钛合金耐磨性能、高温抗氧化性能的改善效果,并探讨各种改性技术的优缺点。在此基础上提出综合提高钛合金耐磨性和高温抗氧化性的新思路并展望其发展前景。     

CrAISiN涂层与不同材料配副时的摩擦学特性

目的 研究CrAlSiN涂层分别与304不锈钢、TC4钛合金、Al2O3陶瓷和GCr15钢四种不同材料配副时的摩擦学特性.方法 采用阴极电弧离子镀技术在M35高速钢上制备了CrAlSiN涂层,采用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验仪和3D轮廓仪分别测试了涂层的结构和性能.结果 CrAlSiN涂层与304不锈钢、TC4钛合金和GCr15钢配副时的磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损,其中与亲和性高的304不锈钢、TC4钛合金粘着磨损严重.CrAlSiN涂层与不锈钢对磨时,摩擦系数最高,达到0.71;与GCr15钢对磨时,摩擦系数最低,但摩擦系数波动大;与钛合金对磨时,摩擦系数介于两者之间.CrAlSiN涂层与亲和性较差的Al2O3陶瓷之间的磨损形式为磨粒磨损,随着磨损的进行,摩擦系数逐渐降低.结论 CrAlSiN涂层与亲和性较高的材料对磨时,磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损,与亲和性较差的Al2O3对磨时为磨粒磨损.     

Improvement of the oxidation and wear resistance of pure Ti by laser cladding at elevated temperature

NiCrBSi and NiCrBSi/WC-Ni composite coatings were produced on pure Ti substrates by the laser cladding technology. Thermal gravimetric (TG) analysis was used to evaluate the high temperature oxidation resistance of the laser cladding coatings. The friction and wear behavior was tested through sliding against the Si₃N₄ ball at elevated temperatures of 300 °C and 500 °C. Besides, the morphologies of the worn surfaces and wear debris were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and three dimensional non-contact surface mapping. The results show that the microhardness, high temperature oxidation resistance and high temperature wear resistance of the pure Ti substrates are greatly increased. For the pure Ti substrate, the wear behavior is dominated by adhesive wear, abrasive wear and severe plastic deformation, while both laser cladding coatings, involving only mild abrasive and fatigue wear, are able to prevent the substrates from severe adhesion and abrasive wear. In particular, the laser cladding NiCrBSi/WC-Ni composite coating shows better high temperature wear resistance than the NiCrBSi coating, which is due to the formation of a hard WC phase in the composite coating.     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。