搅拌速度和颗粒尺寸对复合电沉积Ni-cBN复合量的影响及机理分析

决定金属-陶瓷复合耐磨镀层摩擦学性能最为关键的因素是硬质强化颗粒的尺寸和含量。通过分别选用两种粒径的cBN颗粒,在氨基磺酸镀镍液中电沉积Ni-cBN复合镀层,研究搅拌速度和颗粒粒径对复合量的影响规律,并对其影响机理进行分析。研究结果显示,随搅拌速度的增加,两种粒径的cBN颗粒的复合量均呈现先升高后降低的趋势,且在搅拌速度偏高时,较大粒径cBN颗粒的复合量的下降趋势更加明显。从搅拌速度、颗粒粒径、复合量三者之间的关系分析,颗粒与电沉积金属层之间不是单纯依靠机械结合,两者之间应该存在一定的界面作用力,使得在镀层厚度与颗粒粒径之比很小时,颗粒就能被镀层捕获。     

杂质铜离子对电镀镍层组织形貌及耐蚀性的影响

目的 研究电镀镍液中存在的铜离子杂质对电镀镍层微观组织和耐蚀性能的影响。方法 以五水合硫酸铜的形式向电镀镍液中加入不同质量浓度(5、10、30 mg/L)的铜离子杂质,并以初始配制的电镀镍液(0 mg/L Cu²⁺)为空白组对照。选用低电流密度(0.5 A/dm²)在Q235钢上电镀镍层,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学分析技术对电镀镍层的表面微观形貌、晶体织构、表面各元素化学态信息及耐蚀性能进行表征和分析。结果 随着电镀镍液中铜离子浓度的增加,镍层的颜色逐渐变灰,外观质量降低。当电镀镍液中铜离子的含量在工业容忍度范围内时(≤10 mg/L),镍层的颜色较为光亮,晶粒尺寸较小且均匀。当铜离子的浓度大于工业容忍度时(>10 mg/L),晶粒开始变得粗大,且尺寸不均匀。镍晶的生长方式并未改变,仍以螺旋位错的方式进行生长。镀液中存在的铜离子改变了镍晶体的结构,主峰的衍射角度向大角度发生偏移,半峰宽逐渐变大,晶面间距减小,同时影响了镍晶体的择优生长取向,晶粒逐渐由(111)和(200)面转为(111)和(220)面生长。XPS测试结果显示,铜离子浓度的增加导致镍的析出效率降低,铜离子在镍层中析出,并以单质铜和氧化铜的形式存在于镍层中。电化学测试结果表明,电镀镍液中存在的铜离子降低了镍层的耐蚀性能。当铜离子的质量浓度从0 mg/L增加至30 mg/L时,镍层在质量分数为3.5%的NaC1溶液中的开路电位(OCP)逐渐降低,自腐蚀电位由?0.487 mV降至?0.547 mV,自腐蚀电流密度由7.898 9 μA/cm²增加至17.316 μA/cm²。电化学阻抗模值和相位角变小,电荷转移电阻(Rct)由1 798 Ω.cm²减小至851 Ω.cm²。结论 在瓦特液中,微量铜离子杂质会导致镍结晶粗大,镀层外观灰暗。镍层中的杂质铜原子会引起一定程度的晶格畸变,使晶格常数变小,晶粒生长择优取向发生改变。随着铜离子杂质浓度的增加,电镀镍层在质量分数3.5%的NaCl溶液中的自腐蚀电流密度增大,阻抗值相应地降低,抗腐蚀性能下降。     

电镀宽范围Re含量Ni-Re合金工艺研究

控制镀层中Re含量,获得较宽Re含量范围的Ni-Re合金镀层,可为单晶合金的高温防护提供技术支持。研究了Ni-Re合金电镀体系中镀液组分及电镀工艺条件对镀层外观、Re含量及电流效率的影响,得到最佳电镀工艺条件为电流密度Jc4~5 A/dm^2,温度60~70℃,pH=5;在该工艺条件下,保持镀液中柠檬酸与镍离子摩尔比为1.0,调整镀液中镍离子浓度(30~450 mmol/L),得到Re含量在16%~98%(质量分数)的Ni-Re合金镀层,并研究了镍离子对Re沉积的催化作用及Re含量对合金镀层微观结构的影响。结果表明:镍离子浓度为240mmol/L时对Re沉积催化效果最好,此时Re的析出电位正移40 m V,Re沉积电流效率达到66. 9%,JRe=30. 06m A/cm^2,Ni-Re合金镀层中Re含量≤43%时,镀层微观表面平整细致,其XRD谱衍射峰角度与纯镍相近,形成了以Re为溶质、Ni为溶剂的置换固溶体的晶体结构,随着合金镀层中Re含量的进一步增加,合金镀层向非晶态转变,在Re含量≥52%时,Ni-Re合金转化为非晶态镀层。     

Effect of Aging Time at High Temperature on Microstructural Evolution Behavior of a Nickel-Based Single Crystal Superalloy

研究了高温时效对一种镍基单晶高温合金组织演变行为的影响。使合金在980, 1050, 1100 ℃,进行20, 50, 100 h的短期时效及在1100 ℃下进行200~800 h的长期时效,采用扫描电子显微镜进行组织形貌的观察、电子探针显微分析仪分析TCP相的成分,并对时效后的试样进行硬度测试。试验结果表明：在短期时效时,γ'相的粗化符合扩散控制理论的长大规律,即r3与t成正比,可求得不同温度的粗化长大系数;在长期时效下,1100 ℃时效400 h后,筏排状的γ'相形成且有TCP相析出,TCP相中富含Re和W元素;此外,在1050 ℃时效50 h及在1100 ℃时效20和100 h后,合金中也有TCP相的析出;硬度结果显示,不同时效条件的试样硬度值没有明显变化     

镍基单晶高温合金的拉伸断裂行为

对[001]、[011]和[111]取向的镍基单晶高温合金的不同取向的弹性模量及硬度做了表征,并分析了[011]和[111]取向的单晶在室温和1070℃的拉伸断口形貌。研究结果表明:合金的弹性模量及拉伸断裂存在各向异性。室温下,[011]取向试样拉伸断裂变形不均匀,断面为椭圆形;[111]取向的试样断裂面为圆形,没有发生颈缩。[011]、[111]取向断口均由裂纹源区、扩展区及瞬断区组成。室温下,合金的拉伸断口为剪切型韧性断裂;高温下,合金的拉伸断口为微孔聚集型韧性断裂。     

化工科技与《表面化学与物理》理论教学融合的实践探索

《表面化学与物理》是材料物理与化学方向的重要专业理论课程,主要研究材料表面界面的热力学理论以及金属、陶瓷、聚合物和复合材料等的表界面特性,涉及乳化、分散、润湿、雾化、腐蚀等物化过程,与化工产业应用及研究有着密切的联系。国家科教兴国战略的实现需要研究生群体科学思维方法的建立和科技创新精神的培养,为此需要广大高校科研教学工作者开展科研内容与理论教学相融合的实践研究。本文基于自身的教学实践经验,对液体表界表三大基本定理与化工科技相融合的教学实例从科技内容的融合属性、教学实施方法、考核评价细节和优化改进的方法进行详细阐述。     

复合电沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层研究进展

根据国内外对复合电沉积制备陶瓷颗粒增强金属基复合涂层研究结果,对复合电沉积的基本概念、机理以及复合电沉积方法主要分类进行了归纳和概述,对耐磨、耐蚀和抗高温氧化陶瓷颗粒增强金属基复合涂层进行了分类讨论,重点综述了其组织结构和性能特点及其影响规律等。在此基础上,对复合电沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层发展前景进行了展望。     

电沉积新型纳米复合MCrAl(Y)涂层的研究进展

热生长保护性Cr₂O₃膜或Al₂O₃膜的MCrAlY涂层,因其与高温金属结构材料的物理相容性好,被广泛用于航空航天等领域的热端结构件的高温防护。目前主要采电子束物理气相沉积、磁控溅射、离子镀、热喷涂等物理方法制备。系统总结了采用纳米复合电沉积技术制备新型纳米复合型MCrAlY涂层的相关研究工作,对其中涉及的纳米复合电沉积和“电泳+电沉积”2种不同的制备方法进行了介绍,概述了基于MCrAl(Y)纳米复合涂层结构特征的选择性氧化模型,阐明了这类涂层相较于传统MCrAlY涂层具有更加优异的抗高温腐蚀性能的“纳米尺寸效应”,重点评述了涂层的组成结构与其高温腐蚀行为之间的关联,以及在此基础上构建的代表涂层成分与表面氧化膜类型关系的涂层氧化图,最后提出了该技术后续可拓展应用于涂层/金属-陶瓷扩散障体系的一体化制备,并对这种新型的纳米复合MCrAlY涂层的未来研究方向与应用前景进行了展望。     

预浸对烧结钕铁硼HEDP电镀铜的影响

[目的]烧结钕铁硼(Nd Fe B)的电镀前处理技术还不够成熟,开发适宜的前处理工艺极其重要。[方法]在电镀铜前,先采用以羟基乙叉二膦酸(HEDP)为主配位剂的溶液对NdFeB进行预浸。预浸液组成和工艺条件为：HEDP 20～30 g/L,氢氧化钾20～25 g/L,碳酸钾10～15 g/L,葡萄糖酸钾1～2 g/L,乙酸0.5～1.0 g/L,室温,时间60 s。通过电化学测试对比了Nd Fe B基体有无预浸处理时,铜在其表面的电沉积行为,并通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪和荧光光谱测厚仪,对比了有无预浸处理的Nd FeB基体表面Cu镀层的宏观和微观表面形貌、截面形貌、元素分布及厚度分布均匀性。[结果]Nd Fe B基体预浸后表面被活化,静态电位降低。预浸液能够填满基体表面的孔隙并形成一层水薄膜,在后续电镀铜时保护基体不被腐蚀。预浸处理的Nd Fe B基体表面所得Cu镀层均匀、致密,不易氧化发黑,结合力和耐蚀性较好。[结论]对烧结钕铁硼进行预浸处理,能够保证其在后续电镀铜过程不被腐蚀,提高Cu镀层的综合性能。