无掩模定域性电沉积微镍柱工艺研究

无掩模定域性电沉积技术是一种以增材制造方式进行电化学沉积的先进制造方法。用定域性电沉积方法沉积微镍柱结构,通过实体显微镜和扫描电镜观察微镍柱沉积高度、直径及微观形貌,并根据测量结果计算平均沉积速率,设计双因素实验研究脉冲电压、电解液浓度、添加剂及电极间隙对定域性电沉积微镍柱的影响。结果表明:微镍柱平均直径及平均沉积速率随脉冲电压增大均快速增大,脉冲电压大于4.0V时微镍柱更为致密,但表面弯曲且粗细不均;不同脉冲电压下,改变电解液浓度产生的影响不同,主要影响微镍柱沉积速率及表面形貌;添加剂(PPS-OH)使微镍柱表面形貌变得光滑平整、光亮度增加,微镍柱平均直径及沉积速率随添加剂含量增大而减小;电极间隙主要影响微镍柱沉积形态及沉积速率,电极间隙大于10μm时沉积得到的微镍柱逐渐呈现圆锥状,平均沉积速率减小明显。当脉冲电压4.2V、氨基磺酸镍含量300g/L、添加剂(PPS-OH)含量0.5g/L及电极间隙10μm时,无掩模定域性电沉积得到的微镍柱形状规整、粗细均匀且表面光滑平整。

基于离子液射流定域电沉积的微镍柱成形研究

为提高定域电沉积三维金属微结构的加工效率和质量,采用离子液射流定域电沉积方式制备直径50~100μm、高度450~500μm的微镍柱,探究了工艺参数对沉积速率、微镍柱直径和微观形貌的影响。结果表明,在选定的参数范围内,微镍柱直径和沉积速率随着电压的增大同时增大,占空比对微镍柱沉积速率的影响高于对平均直径的影响,而脉冲频率对于微镍柱沉积速率影响不大。通过体式显微镜观察微镍柱微观形貌呈尖端效应,表明在阳极尖端半径对应区域和离子液射流范围内的共有区域具有电沉积定域性和优先性。合理控制阳极运动轨迹,调节参数为极间电压4.4 V、占空比50%、脉冲频率10 kHz时,可获得轮廓平直、表面致密的直径为61μm微镍柱。

定域性电化学增材制造三维微螺旋构件工艺

针对电化学增材制造已有较多探究,但研究内容多为工艺参数对柱体成形质量的影响,工艺参数对微螺旋构件的影响尚缺乏系统研究。通过单因素试验法研究极间电压、脉冲占空比和初始极间隙对微螺旋结构直径、体沉积速率和表面形貌的影响,采用数字显微镜及扫描电镜对微螺旋构件进行检测,得出极间电压为4.0~4.4 V时,可以制备出直径均匀、形状规整的微螺旋结构,微螺旋结构体沉积速率由210μm^(3)/s增长至5 728μm^(3)/s;而电压增至4.6 V时,微螺旋结构出现大量瘤状沉积。当初始极间隙从5μm增加到20μm时,微螺旋结构平均直径由128μm增长至163μm。极间电压为4.2 V、初始极间隙为10~20μm时,随着初始极间隙的增大,微螺旋结构底部明显变粗,直径波动较大。研究结果表明,采用三轴联动控制阳极运动轨迹,定域电化学增材制造三维微螺旋构件,是三维金属微结构一种可行的技术方法。试验优化参数为极间电压4.2 V、脉冲占空比60%和初始极间隙5μm时,得到微观形貌质量较好、直径均匀的微螺旋构件(圈数为2圈、螺距为400μm)。

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。

纳米金属陶瓷Ni-AlN复合层的超声-电沉积制备

采用超声-电沉积方法制备纳米金属陶瓷Ni—AlN复合层．研究了超声波机械扰动效用对电解液传质过程的作用，超声波空化效应对纳米粒子团聚的抑制作用，脉冲电参数对控制晶粒成核及生长的作用．采用优选工艺参数，在常用金属表面获得了由镍晶（20～60nm）和纳米粒子AlN构成的纳米级Ni—AlN复合镀层．镀层与基体结合比较牢固，结合力达到89N，厚度11～12μm，平均表面硬度达到HV606．

超声电沉积镍/纳米碳化硅复合镀层组织结构研究

采用超声电沉积方法在20钢基体上制备了镍/纳米碳化硅的复合镀层。通过扫描电镜(SEM)观察了镀层的表面形貌和显微组织,用能谱仪(EDS)对镀层中特定区域进行了显微组织成分分析,使用X射线衍射仪检测了镀层的微观结构。结果表明:通过合适的超声电沉积工艺,得到的镀层中SiC纳米粒子含量较高,且分散均匀,没有出现团聚现象;同时镀层中的镍晶粒得到了细化,取向也由择尤取向趋于随机取向。

超声电沉积制备纳米金属陶瓷复合镀层工艺

基于超声电沉积复合作用,研究在金属表面获得纳米金属陶瓷复合镀层的基本工艺。通过试验研究了超声波对镀层中纳米陶瓷粒子的含量、分布以及基质金属晶粒的影响,一定条件下镀液中纳米粒子含量与镀层中纳米粒子含量的对应关系。通过超声和电沉积两种技术的有机结合,在常用金属表面获得由尺寸50n m以下的镍晶和纳米SiC粒子构成的纳米级金属陶瓷复合镀层。

纳米Ni-Si_3N_(4-x)复合镀层的超声电沉积机理及工艺研究

通过超声电沉积法制备纳米Ni Si3N4-x复合层,研究超声电沉积纳米复合镀层的机理及工艺。在试验的基础上,主要研究了超声波的机械扰动效应、空化效应及脉冲电流对抑制纳米粒子团聚、控制晶粒成核及生长的作用。结果表明,适度功率超声波的引入,可以抑制镀液中纳米粒子的团聚,与高频、窄脉宽脉冲电流作用相结合,可以提高镀液扩散传质效率,加速纳米粒子与基质金属离子共沉积,使纳米陶瓷粒子均匀分散在镀层中,促进基质金属晶体形核并控制其生长,起到细晶强化的作用。获得了由纳米镍晶(20～60nm)和纳米Si3N4-x粒子构成的纳米复合镀层。

电沉积工艺参数对Ni-TiN-CeO_2二元纳米复合镀层中粒子复合量的影响

采用超声-脉冲电沉积法制备了Ni-TiN-CeO2二元纳米复合镀层,研究了工艺参数对镀层中CeO2及TiN粒子复合量的影响,并对镀层的表面形貌及成分进行了测试和分析。结果表明,超声-脉冲电沉积Ni-TiN-CeO2纳米复合镀层的最佳工艺参数为阴极电流密度4A/dm2,TiN粒子添加量15g/L,CeO2粒子添加量40g/L,正向脉冲占空比20%,超声波功率180W。在该工艺条件下,可获得CeO2质量分数为3.3%、TiN质量分数为4.4%的Ni-TiN-CeO2二元纳米复合镀层。同时,TiN与CeO2二元纳米粒子的加入,充分发挥了两种纳米粒子复合的协同效应,优化了粒子与基质金属的共沉积方式,大大改善了镀层质量。

不同方式电沉积纳米TiN/Ni复合镀层的组织和耐磨损性能

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声-脉冲电沉积三种方式在45钢表面制备了纳米TiN/Ni复合镀层,分析了复合镀层的组织、显微硬度以及镀层中TiN的含量,并对复合镀层的耐磨损性能进行了研究。结果表明:直流电沉积复合镀层的晶粒最粗大,超声-脉冲电沉积复合镀层的晶粒尺寸最细小;直流电沉积复合镀层、脉冲电沉积复合镀层和超声-脉冲电沉积复合镀层的显微硬度以及镀层中TiN的含量依次增大;超声-脉冲电沉积复合镀层具有最佳的耐磨损性能,其磨损量为直流电沉积复合镀层的46%,显微硬度为604.72HV,镀层中TiN的质量分数为2.27%。

纳米Ni-Al_2O_3复合层的超声电沉积制备

采用超声 电沉积方法在常用金属表面制备纳米Ni Al2O3复合层。在试验的基础上,研究了超声波机械扰动效应对电解液传质过程的作用,超声波空化效应对纳米粒子团聚的抑制作用,脉冲电参数对控制晶粒成核及生长的作用。获得了由镍晶(20～60nm)和纳米Al2O3粒子构成的纳米级复合层。

基于电磁场与流场耦合的电沉积加工过程仿真

在电沉积过程中运用COMSOL Multiphysics建立电磁场、流场的数学模型,将有限元和有限差分相结合进行电磁场和流场的耦合模拟分析,研究磁场对流场、电流密度分布、镀层表面形貌、晶粒及SiC含量的影响规律,并进行预测与验证。结果表明:施加平行磁场时,磁感应强度在极头之间分布均匀,溶液呈现不规则的运动,镀层厚度预测值的最小误差为1.84%,镀层的晶粒尺寸随着磁感应强度的增大而细化;施加垂直磁场时,两极头间区域的磁感应强度较强,溶液呈现漩涡流动,且流速随磁场感应强度的增大而增大。XRD分析表明:在所研究磁感应强度范围内磁场对晶粒的取向没有明显的影响,镀层中SiC含量随着磁感应强度的增大而增加。

不锈钢凹形字图的快速电解蚀刻

介绍以丝网网版作掩膜，根据电解加工原理，在以ＮａＮＯ３为基液的复合电解液中，采用脉冲电流对不锈钢件进行凹形字图快速蚀刻，刻痕线条清晰，分辨率较高，深度可达０．２ｍｍ。

Ni基纳米Si_3N_4复合镀层的超声-电沉积工艺研究

采用超声-电沉积法,在20钢上制备Ni基纳米Si3N4复合镀层。研究纳米Si3N4含量、阴极电流密度、超声功率的大小等对复合镀层耐磨性能的影响。利用正交试验法优选出最佳工艺参数;并利用扫描电镜(SEM)对镀层微观组织形貌进行观察和分析。

大平面彩色不锈钢花纹装饰板的制备

采用丝网印刷技术在不锈钢板表面印制花纹图案耐蚀墨膜,采用表面氧化法(INCO法)进行着色,通过控制丝网印刷参数,选择合理的着色液配方和着色时间,获得了大平面的彩色不锈钢花纹装饰板。该方法具有成本低、工艺简单、生产效率高的优点。

铸铁件的Ni-P合金化学镀层性能研究

在QT6 0 0 - 3、HT2 0 0基体上制备了Ni-P合金化学镀层 ,分析了该镀层含磷量、表面形貌、后处理 (封孔 )对镀层耐蚀性的影响 ,热处理对镀层表面硬度的影响 ,活化处理、热处理对镀层结合力的影响规律 .对镀层的物理、化学性能检测结果表明 ,获得的镀层性能良好 .

不锈钢电解—机械复合抛光新工艺的研究

在电解加工和机械研磨的基础上,把电解阳极溶解与合成纤维毛纺布上所粘结磨料的研磨有机地结合起来,试验了一种新的不锈钢电解机械复合抛光法,并总结出了较合理的工艺参数,不锈钢表面经短时间的抛光加工后,表面光洁度可接近镜面。

热处理对纳米Ni-TiN复合镀层摩擦磨损性能的影响

采用超声-电沉积的方法制备了纳米Ni-TiN复合镀层。测试了不同热处理温度下纳米Ni-TiN复合镀层的硬度和磨损量,对镀层的摩擦磨损性能进行了分析。结果表明,热处理温度在300℃时纳米Ni-TiN复合镀层的硬度和耐磨性能最佳,硬度为932.28HV,磨损量为13.5mg;复合镀层的摩擦系数随着热处理温度的升高而略有增大。

螺杆压缩机转子的化学镀Ni-P合金工艺研究

以材料为QT60 0 3的螺杆压缩机转子为对象 ,在实验的基础上 ,分析化学镀Ni P合金过程中 ,络合剂、稳定剂的种类、含量 ,施镀方式及后处理等对镀层耐蚀性、含磷量、表面形貌等的影响规律。对镀层的物理、化学性能检测结果表明 。

常温镀铁工艺在深孔类零件修复和强化中的应用

在常温下,采用不对称交流—直流电槽外封闭式流镀镀铁工艺修复和强化深孔类零件是可行的。对镀铁工件的理化检测表明,镀层均匀,厚度可达0.6mm,镀层的耐磨性和结合强度较好,表面硬度达642～724HV_(0.02)。采用深孔珩磨镀或尺寸精密镀,工件镀后可直接使用。