电沉积晶态钨基合金镀层组织及磨损性能

以硫酸镍和钨酸钠为主盐,采用电沉积方法在中碳钢上制备Ni-W合金镀层,通过SEM、EDS、AFM和XRD等分析镀层组织结构、元素分布和物相组成。利用显微硬度计及磨损试验测试镀层的力学性能,观察试样磨损形貌,分析磨损机理。结果表明:制备的Ni-W镀层未见明显缺陷,镀层与基体结合良好;Ni-W镀层为Ni基固溶体,热处理前后的镀层均为晶态结构;镀层显微硬度随热处理温度升高而增大,于500℃达最大值,为1 010 HV0.3,而后降低;由于热处理后镀层表面粗糙度小、显微硬度高、耐磨性能增强,Ni-W镀层具有较强的抗磨能力。     

MoS_2的电镀工艺对低温低压下MoS_2-Ni基金刚石钻头胎体摩擦性能的影响

基于金刚石钻头干钻时出现较高摩擦热的现象,采用MoS2作为胎体润滑剂,用电镀法制备MoS2-Ni复合胎体材料,以减小胎体的摩擦因数、降低摩擦热;并研究电镀工艺对MoS2复合镀层的显微硬度和低温低压下复合镀层对胎体摩擦性能的影响。结果表明:随镀液中MoS2浓度增大,镀层的显微硬度和胎体的摩擦因数降低,当MoS2浓度大于0.5g/L时,镀层的显微硬度和胎体的摩擦因数变化不大;随镀液pH增大,镀层显微硬度降低,胎体的摩擦因数先减小后增大,当镀液pH增大到4.0后,镀层的显微硬度变化不大,胎体摩擦因数达最小值;随镀液电流密度增大,镀层显微硬度和胎体摩擦因数先减小后增大,当电流密度增大到2.5A/cm2时,镀层的显微硬度和胎体摩擦因数达到最小值。摩擦磨损后的胎体材料形貌分析表明,控制好电镀工艺条件,可实现低温低压下MoS2-Ni复合材料对胎体的润滑作用。     

Al2O3含量对Ni-W-Al2O3复合镀层性能的影响

采用直流电沉积技术在45#钢基体上制备Ni-W-Al2O3复合镀层,通过显微硬度计、摩擦磨损试验机、划痕仪等研究Al2O3颗粒含量对复合镀层的力学性能及摩擦磨损性能等的影响,并用SEM、XRD对复合镀层的表面断面形貌、物相结构进行分析.结果表明,Ni-W-Al2O3复合镀层为晶态结构,其耐磨性能明显优于Ni-W镀层,且随着Al2O3颗粒含量的增加,复合镀层的摩擦系数呈现出先减小后增大趋势.磨损形式主要表现为粘着磨损与磨粒磨损.复合镀层与基体之间结合牢固,结合力大小约为70~80 N.当Al2O3含量为5 g/L时,复合镀层的综合性能最优.     

热处理对Fe基非晶合金涂层的相组成及摩擦磨损行为的影响

采用爆炸喷涂技术在Q235不锈钢基体上制备Fe基非晶合金涂层,在500~700℃下对涂层进行热处理,研究热处理温度对涂层的相组成和摩擦磨损性能的影响。结果表明:随热处理温度升高,涂层中非晶相含量明显减少,700℃热处理后,非晶相含量(体积分数)由热处理前的85.54%降至38.94%;热处理后涂层结构变得更致密;喷涂态涂层的平均显微硬度为1 095.6 HV0.05,500℃热处理后硬度变化不大,随热处理温度升高呈缓慢上升的趋势;与喷涂态涂层相比,500和600℃热处理后涂层的平均摩擦因数稍有增加,而700℃热处理后平均摩擦因数减小15%;热处理温度为600℃时涂层的磨损量较热处理前降低20%,耐磨性能最好,而热处理温度为700℃时涂层的质量磨损增大到热处理前的3倍以上,主要是涂层晶化相明显增加,氧化物含量增多,涂层变脆所致;磨损机制为则由喷漆态的粘着磨损向磨粒磨损,再到二者混合机制磨损转变。     

Ni-SiO2复合镀层电沉积制备及组织性能研究

利用直流电沉积方法在Zr-4合金表面制备了Ni-SiO₂复合镀层,采用场发射扫描电镜、显微硬度计、电化学工作站、摩擦磨损试验机等研究复合镀层的表面形貌、显微硬度、耐腐蚀性及摩擦磨损性能。研究结果表明:与单一的Ni镀层相比较,Ni-SiO₂复合镀层的显微硬度值有所提升,表面更为均匀,Ni-SiO₂复合镀层的耐腐蚀性能和耐磨性能也得到明显提升。且当SiO₂颗粒添加量为10 g/L时,复合镀层的综合性能较优。      

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与微动磨损性能

采用超音速等离子喷涂法在1045钢表面制备NiCr-Cr_3C_2涂层,分析涂层的微观结构及化学成分以及涂层的晶粒结构,利用MICROMET-6030显微硬度仪和Nano-test 600纳米压痕仪测定涂层的显微硬度与弹性模量,通过油润滑微动摩擦磨损试验测试涂层的微动磨损性能。结果表明,NiCr-Cr_3C_2涂层为明显的层状结构,具有单晶、纳米多晶与过渡区共存的复杂晶体学结构,显微硬度HV0.3高达998,约为基体材料硬度的3倍,弹性模量为224.6GPa;涂层的微动摩擦因数随载荷增大而减小,随温度升高而增大。喷涂层的抗微动摩擦磨损性能较基体优异,摩擦因数及体积磨损量分别比基体降低36.7%和55.6%。涂层的磨损机理以磨粒磨损和疲劳剥落为主。     

化学镀Fe—TM—B（TM=Mo,W,Mo—W）合金镀层的显微硬度

利用显显微硬度测量和X射线衍射结构分析，研究了化学镀Fe－Mo－W－B非晶态合金镀层的显微硬度随成分、热处理温度及结构的变化关系。结果表明，合金镀层的显微硬度随B含量增加而增加，电子浓度的变化规律与其相反。在相同B含量区域，Fe－MO－W－B镀层的硬度值介于Fe－MO－B与Fe－W－B镀层硬度值之间。热处理过程中，合金镀层的显微硬度在1400℃出现峰值，与晶化过程及晶化析出相的类型及数量有关．     

电刷镀Ni-Co-W/Y2O3复合镀层的组织与摩擦磨损特性

采用复合电刷镀工艺在45钢基材上制备了含微米Y2O3颗粒的Ni-Co-W基复合刷镀层,采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等对镀层的表面形貌、截面组织、结构、硬度及耐磨性进行了测定,与Ni-Co-W镀层进行了对比分析。结果表明:Ni-Co-W/Y2O3复合镀层厚度均匀,与基体之间呈凸凹镶嵌,结合紧密;与Ni-Co-W合金镀层相比,Ni-Co-W/Y2O3复合镀层的表面更加平整、光滑,组织更为致密,微裂纹明显减少;硬度较Ni-Co-W合金镀层更高,摩擦系数较低,Y2O3颗粒在镀层与摩擦副相互作用的过程中起支撑作用,减弱了磨损面的犁削效应和黏结效应,耐磨性显著优于Ni-Co-W合金镀层。XRD分析结果表明:此两种镀层均存在非晶态结构,微米Y2O3颗粒的加入促进镀层结构由非晶态向微晶态转变。     

热处理温度对300M钢表面WC-10Co4Cr涂层结构及磨损特性的影响

采用高速火焰喷涂法(HVAF)在300M钢表面制备WC-10Co4Cr涂层,在真空炉中分别进行900,1 000和1 100℃保温1 h的热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和UMT-3摩擦试验机等手段对热处理后涂层相结构、显微组织、显微硬度和滑动磨损特性进行表征。研究结果表明:在三种温度下热处理时,涂层中WC、W_2C和Co逐渐转变为Co_3W_3C和Co_6W_6C两种η相;随着热处理温度从900℃提升到1 100℃,Co_6W_6C相逐渐增多,涂层显微硬度先升高后降低;经过1 000℃保温1 h热处理后的涂层硬度达到1 342 HV,在实验载荷20 N,滑动速度600 r/min条件下滑动磨损1 800 s后磨损质量损失为2.93 mg。涂层经1 000℃保温1 h的热处理后拥有最佳的综合性能。     

热处理对钛表面Ni—P合金镀层性能影响的研究

研究了钛表面Ni—P合金镀层的热处理工艺,通过分析镀层的表面形貌及物相组成,探讨了热处理温度等关键因素对Ni—P合金镀层硬度的影响。研究结果表明,在300℃热处理时,电镀时间为1h的镀层中只有Ni5P4相和M,无Ni3P相,电镀时间为2h和3h的镀层中仅有少量的Ni3P相;在400℃热处理时,镀层均由大量Ni3P相和微量Ni组成;400℃热处理后的镀层硬度高于镀态和300℃热处理后的硬度;电镀时间为2h,热处理温度为400℃时,Ni—P镀层硬度最高,维氏硬度达到8938MPa。     

Specific features of formation of nanostructured electrospark protective coatings on the OT4-1 titanium alloy with the use of electrode materials of the TiC-Ti<Subscript>3</Subscript>AlC<Subscript>2</Subscript> system disperse-strengthened by nanoparticles

The effect of nanodispersed additives of ZrO₂, Al₂O₃, NbC, W, WC, and WC-Co into the composition of the TiC-Ti₃AlC₂ electrode on the kinetics of formation of coatings by electrospark doping (ESD) on the titanium alloy of the OT4-1 grade on varying the duration of pulsed discharges in a wide range is investigated. The structure, phase composition, properties (continuity, thickness, microhardness, friction coefficient, wear resistance, and heat resistance) are investigated. The optimum energy mode of the ESD treatment of the OT4-1 titanium alloys by new electrode materials is determined. It is found that the introduction of a nanodispersed component is favorable to an increase in continuity and the microhardness of electrospark coatings and a substantial increase in wear resistance and heat resistance of titanium alloys.     

Al靶溅射功率对CrAlN涂层组织结构及摩擦性能的影响

为探寻Al靶功率对CrAlN涂层性能的直接影响, 利用直流反应磁控溅射的方法在304不锈钢基体上沉积CrAlN涂层, 并研究不同Al靶功率对CrAlN涂层组织结构与摩擦性能的影响.采用SEM、XRD、AFM、往复摩擦磨损试验机、显微硬度计、三维轮廓仪对试样的物相组成、表面形貌、摩擦磨损性能、硬度和磨痕形貌进行表征.结果表明:随着Al靶功率的增加, CrAlN涂层的晶粒尺寸呈现轻微的先增大后减小的规律, Al靶功率为180 W时的晶粒尺寸最小; 随着Al靶功率的增加, 显微硬度、平均沉积速率呈现先增大后减小的规律而磨痕深度、平均体积磨损率呈现出相反的变化趋势.经综合比较, Al靶功率为150 W时CrAlN涂层的综合性能较优.      

工艺参数对超音速火焰喷涂Fe基非晶涂层性能的影响

Fe基非晶涂层具有优异的耐磨、耐蚀性能,以及较高的性价比,适合在表面防护涂层领域广泛应用。本文通过正交试验研究了煤油流量、氧气流量、送粉速率、喷涂距离对超音速火焰喷涂制备的Fe基非晶涂层的孔隙率、硬度、耐磨性能的影响。采用图像法、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别对Fe基非晶涂层的孔隙率、硬度、耐磨性能进行了表征。采用X射线衍射仪和扫描电镜分别对涂层的相组成和显微结构进行了表征。通过极差分析法分析得出以涂层孔隙率最低为目标的优化制备工艺,最佳喷涂工艺参数为:煤油流量0.41 L/min,氧气流量830 L/min,喷涂距离430 mm,送粉速率40 g/min。结果表明:送粉速率和氧气流量对涂层孔隙率影响较大,进而影响涂层的硬度及耐磨性能。孔隙率随着氧气流量和送粉速率的增加而增加,随着煤油流量和喷涂距离的增加而降低。制备的Fe基非晶涂层硬度达到1158.9HV0.2,孔隙率为1.22%,磨损实验的质量损失量只有316L不锈钢的一半。     

Study on the Structures and Properties of Ni-W-B-CeO2 Composite Coatings Prepared by Pulse Electrodeposition

The aim of this research is to pulse co-deposit nano-CeO2 particles into Ni-W-B alloy coatings in order to improve the surface properties. The influence of pulse frequency and duty circle on deposition rate, microhardness and microstructures, and the influence of heat treatment temperature on phase structures, microhardness and abrasivity of Ni-W-B-CeO2 composite coatings were investigated. The results indicated that the pulse co-deposition of nickel, tungsten, boron and nano-CeO2 particle from the bath which nano-CeO2 particle was suspended by high speed mechanical stirring led to the Ni-W-B-CeO2 composite coatings, possessing better microhardness and abrasion resistance when heat-treated at 400℃ for 1h. The microhardness as-deposited with 636Hz and the deposition rate with 0.0281mm·h-1 was the highest at pulse frequency with 1000Hz and pulse duty circle with 10%. Microstructures analysis displays that decreasing pulse duty cycle leads to refinement in grain structures and the improvement of microstructures. X-ray diffraction shows that the composite coating as-deposited was mainly in the amorphous state and partially crystallized, but when heat treated at 400℃, the crystallization trend was strenthened further.     

Tribological properties of FeCoCrNiAlBx high-entropy alloys coating prepared by laser cladding

FeCoCrNiAlBx(x=0, 0.25, 0.50, 0.75) coatings were prepared by laser cladding to study the effects of boron on the structure and properties of high-entropy alloys coatings.The microstructure, microhardness, and wear resistance properties of the samples were investigated by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, metallographic micro-hardness test, and friction-wear test, respec-tively, and the mechanism of the wear behavior was also analyzed.The results showed that the high-entropy alloys consisted of BCC phase and eutectic structure, which contained FCC phase and M2 B. With boron addition, the content of BCC phase increased while that of eutectic structure decreased. The wear resistance of the high-entropy coatings was considerably improved with increasing addition of boron, and accordingly, the FeCoCrNiAlB0.75 coating showed the best wear resistance.     

激光熔覆高熵合金涂层组织结构及强化机理研究进展

激光熔覆作为一种绿色、高效的表面处理技术,能够快速制备组织致密、晶粒细小,与基体呈高强度冶金 结合的涂层,是近年来高熵合金领域的研究热点之一。概述了现有高熵合金涂层材料体系和制备方法,重点讨论 了激光熔覆CoCrFeNi-M 典型过渡族高熵合金涂层的组织结构,及其耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能,并归纳了 涂层的强化机制和方法。CoCrFeNi-M 系合金涂层主要呈现FCC 固溶体结构,综合力学性能普遍较好,通过合金 体系调控,在细晶强化、固溶强化、第二相强化等作用下,能够获得硬度、耐磨性、耐蚀性等性能的进一步提升。 同时,概述了激光熔覆难熔高熵合金涂层的组织结构,耐磨、耐蚀、抗高温氧化性能及性能强化机制,该体系合 金涂层主要呈现BCC 固溶体结构,硬度较高但室温韧性普遍不足,具有较好的高温强度,在高温领域具有较好 的应用前景,但抗高温氧化性能普遍不足,仍需通过合金体系优化进一步提升。此外,总结了基于激光熔覆技术 开展的高熵合金涂层制备及研究中存在的问题和不足,并展望了未来的发展方向。     

超声辅助电沉积Ni-Co/ZrO_2复合镀层的性能研究

采用超声辅助电沉积方法将Ni-Co/ZrO_2纳米复合镀层电镀到铜板表面。在不同纳米粒子添加量下,通过线性扫描伏安(LSV)和交流阻抗(EIS)对电沉积过程进行电化学表征,通过SEM、EDS对镀层的组成和表面形貌进行研究,并分别利用显微硬度计和摩擦磨损试验仪对复合镀层的力学性能和摩擦磨损性能进行表征。结果表明,超声的引入能够有效降低镀液中颗粒的团聚量,提高镀层中纳米粒子的复合量,从而改善复合电沉积过程以及镀层性能。在纳米粒子浓度为10g/L时,镀层的表面形貌、摩擦性能和硬度等性能最优。