Al_(2)O_(3)浓度对柔性摩擦辅助电镀Ni-Co复合镀层性能的影响

利用柔性摩擦辅助电沉积在炮钢表面制备n-Al_(2)O_(3)/Ni-Co复合镀层,研究镀液中Al_(2)O_(3)浓度对Ni-Co复合镀层的组织结构和性能影响。结果表明,当Al_(2)O_(3)为5 g·L^(-1)时,镀层平均晶粒尺寸最小(9.6 nm),显微硬度最大(573.28 HV);腐蚀电化学研究表明,此时镀层自腐蚀电位正移至-0.304 V,自腐蚀电流较小(1.313μA·cm^(-2)),耐腐蚀性较好。

占空比对脉冲电镀Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层摩擦学性能的影响

为提高CrNi3MoVA钢的耐磨性能,用脉冲电沉积法在CrNi3MoVA钢表面制备了Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析镀层的表面形貌和物相结构,用纳米压痕仪和往复式摩擦磨损试验机测试镀层的纳米力学性能与摩擦学性能。结果表明:Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层表面呈结节状凸起,随着占空比的增加,镀层表面结节密度减少,(111)晶面择优取向更加明显。占空比为0.1的复合镀层拥有最高的硬度7.24GPa,最低的平均摩擦系数0.38和体积磨损率1.52×10^(-4) mm^(3)·(N·m)^(-1)。镀层中的n-Al_(2)O_(3)颗粒会支撑在摩擦面上减少摩擦副间的接触面积,同时与n-WS_(2)颗粒与在剪切作用下脱落形成润滑膜,发挥协同减磨作用提高镀层摩擦学性能。

磁场对钕铁硼表面电沉积Ni镀层性能的影响

目的研究不同磁场参数对钕铁硼表面电沉积Ni镀层性能的影响。方法以烧结钕铁硼(NdFeB)为基体,采用磁场辅助电沉积方法在其表面镀覆Ni层。利用扫描电镜(SEM)、EDS能谱仪、X射线衍射仪(XRD)分析镀层的表面形貌、元素组成和微观结构,通过电化学工作站对Ni镀层进行耐蚀性能研究。结果施加磁场能显著改善镀层的表面形貌,表面镀层形貌更加均匀致密;试样的耐蚀性显著提高,在平行磁场方向下,当磁场强度为0.07 T时电沉积30 min,所得Ni镀层自腐蚀电位(E_(corr))为–0.193 V,自腐蚀电流密度(J_(corr))为8.305×10^(–7)A·cm^(–2),阻抗值达到3.882×10^(4)Ω·cm^(2),耐蚀性最好。结论施加磁场后,镀层性能得到改善,平行磁场作用下Ni镀层更加均匀细致,其耐蚀性最优,垂直磁场次之,均优于无磁场作用下制备的Ni镀层。

钨含量对Ni-W合金镀层摩擦学性能的影响

为探究W含量对Ni-W合金镀层摩擦学性能的影响,采用脉冲电沉积技术在45钢基体表面制备Ni-W合金镀层,探究钨含量对Ni-W合金镀层微观结构、力学及摩擦学性能的影响。研究结果显示:制备的Ni-W合金镀层晶粒尺寸均匀致密,镀层与基体之间结合紧密;与基体材料相比,Ni-W合金镀层具有更高的硬度,且硬度随着钨含量增加而增加;45钢基体磨损行为主要表现为磨粒磨损,Ni-W镀层主要表现为黏着磨损和磨粒磨损,且随着W含量的增加,镀层的耐磨性能逐渐提高;在干摩擦和PAO6油润滑条件下,Ni-W合金镀层能够显著降低基体的磨损,尤其在油润滑条件下,镀层表面几乎没有出现磨损。因此,脉冲电沉积Ni-W合金镀层具备优异的摩擦学性能,通过调节镀层中的钨含量可有效改善其力学性能和摩擦学性能。

脉冲镀金工艺研究进展

金镀层具有良好的耐腐蚀性、抗氧化性、导电性及延展性,广泛应用于精密微纳元器件制造。电化学镀金是实现微纳元器件镀金的主要工艺之一,主要分为直流镀金工艺和脉冲镀金工艺。相较于直流镀金工艺,脉冲镀金工艺可通过控制脉冲波形、频率、占空比及电流密度等脉冲参数,改变金属离子电沉积过程中的电化学极化和浓差极化,灵活调控镀层的物理化学性能。近年来,国内外在微纳元器件脉冲镀金工艺领域开展了系列研究工作,并取得了不错的进展。综述了电化学脉冲镀金的基本原理,描述了电镀金试验中金由离子形态转化为金属的过程。此外,还综述了占空比、频率、电流密度、脉冲导通时间、脉冲关断时间等脉冲参数对金镀层形成的影响,以及镀层性能评价方式;另外,介绍了无氰和有氰两大典型镀液获得金镀层的基本情况,分析了它们各自的优缺点,主要表现为有氰镀液稳定性好,所得金镀层较均匀,而无氰镀液的突出优势为无毒,但其稳定性有待进一步提高。最后,展望了脉冲镀金工艺的发展方向,可为发展新型脉冲镀金工艺及应用拓展提供有益的参考和启示。

热浸镀Zn-11Al-3Mg镀层黑点缺陷形成机理研究

目的研究Zn-11Al-3Mg镀层黑点缺陷位置与正常位置组织特征差异,阐明黑点缺陷的形成机理,寻找导致黑点缺陷的原因,从而控制和消除黑点缺陷。方法以工业生产的Zn-11Al-3Mg镀层钢板表面的黑点缺陷为研究对象,综合运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、双束聚焦离子束显微镜(FIB-SEM)等,详细对比了缺陷位置和正常位置镀层显微组织的差异,分析了引起镀层组织差异的根本原因,揭示了Zn-11Al-3Mg镀层表面黑点缺陷的形成机理。结果Zn-11Al-3Mg镀层组织由初生Al枝晶和枝晶间第二相组成,缺陷位置和正常位置枝晶间第二相显微组织存在明显差异,宏观上表现为局部黑点缺陷。缺陷位置枝晶间第二相的平均成分与原始镀液成分接近,组织为细小的颗粒状Zn/Al/MgZn_(2)三元组织,未出现明显的Zn/MgZn_(2)二元共晶;而正常位置枝晶间第二相由大量的层片状Zn/MgZn_(2)二元共晶及少量Zn/Al/MgZn_(2)三元共晶组成。造成上述镀层组织差异的根本原因是镀后凝固过程中冷却速率不均匀。结论在镀后冷却速率局部过高的位置,在初生Al枝晶析出后,剩余液相被快速冷却至三元共晶反应温度以下,促使熔融态的镀层快速凝固,从而形成了与镀液成分相近、组织细小的枝晶间第二相。而在镀后冷却速率较低的区域,依次发生了初生Al枝晶析出、二元共晶反应、三元共晶反应,形成了不同的镀层组织。

亚硫酸钠-柠檬酸钾体系络合剂对镀金层性能的影响

目的 研究亚硫酸钠-柠檬酸钾体系络合剂对可伐基板镀金层共晶焊接性能的影响机理,从而优化络合剂含量工艺范围,提升镀金层金锗共晶可焊性。方法 采用扫描电子显微镜及能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)、极化曲线等分析方法,结合镀金层孔隙、金锗共晶焊接润湿性和剪切强度测试,研究了亚硫酸钠-柠檬酸钾体系络合剂,对镀金层表面金锗焊料润湿性,金锗共晶层结合力、表面和截面形貌、结晶状态、孔隙,以及金锗共晶焊接界面微观形貌等的影响。结果 亚硫酸钠和柠檬酸钾均能起到络合剂作用,当络合剂亚硫酸钠质量浓度为120~160 g/L和柠檬酸钾质量浓度为40~60 g/L时,络合剂含量的增加可使镀金液阴极过电位明显增大,从而使所制备的镀金层结晶更加致密。当络合剂亚硫酸钠质量浓度为160~200 g/L、柠檬酸钾质量浓度为60~100g/L时,电沉积的镀金层表面明显平整,截面形貌致密,孔隙少,且以(311)晶面择优生长,晶粒尺寸为43.7nm,晶面间距为0.123nm,金锗焊料润湿良好,金锗共晶层结合力较大,剪切强度可达3 MPa以上,可满足金锗共晶焊接使用要求。结论 亚硫酸钠-柠檬酸钾体系络合剂含量对镀金层的结晶状态和致密性影响明显,镀金层结晶状态和致密性与其表面金锗共晶可焊性有直接关系,镀金层越结晶致密越有利于其表面共晶焊接质量,通过控制亚硫酸钠-柠檬酸钾络合剂含量可有效提高镀金层表面金锗共晶焊接质量。

汽油机活塞顶面镀层的设计与仿真研究

基于有限元软件ABAQUS建立了镀层-活塞的三维几何模型,采用顺序热力耦合的有限元分析法,系统研究了镀层厚度、弹性模量和导热系数对活塞-镀层界面峰值应力的影响。结果表明:当镀层厚度在100~200μm时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层厚度的增大而增加,从163 MPa增加至212 MPa,增大了30.06%;当镀层弹性模量在200~600 GPa时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层弹性模量的增大而增加,从104 MPa增加至175 MPa,增大了68.27%;当涂层导热系数在50~400 W·m^(-1)·K^(-1)时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层导热系数的增大而基本保持不变,约为171 MPa。综合考虑活塞顶面的性能需求,依据界面峰值应力与镀层结合状态的演变机理并结合实际电镀工艺:镀层厚度以150μm左右为宜,弹性模量以SiC类复合镀层材料的400~600 GPa为宜。导热系数对薄涂层活塞应力场的影响十分有限。

电流密度对镍镀层结构和性能的影响

采用阴极移动电镀技术在电流密度为1～13A/dm2时制备镍镀层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线应力衍射仪以及硬度计等手段,研究电流密度对镍镀层的表面形貌、结晶取向、孔隙率、内应力和硬度的影响。结果表明:镍镀层的织构和性能随电流密度的变化而改变。当电流密度低于7A/dm2时,镀层表面球形颗粒较为粗大、孔隙率较高,在为4A/dm2时,镀层具有最低的拉应力约110 MPa;当电流密度为7A/dm2时,镀层表面球形颗粒均匀细小,具有最小的表面粗糙度Ra 0.69μm,最小的孔隙率0.08个/cm2以及最高的硬度330HV0.1;当电流密度大于7A/dm2时,镀层的表面粗糙度增加,择优取向由(200)晶面向(220)晶面发生转变,电流密度达到13A/dm2时,(220)晶面的织构系数达到了85.4%。

航空高强钢低氢脆电镀锌-镍合金工艺研究

对航空高强钢低氢脆电镀锌-镍合金工艺进行研究。分析在酸性氯化物体系下锌-镍比、电流密度、温度及添加剂等工艺参数对镀层性能的影响,得到镍含量达到13%~15%,耐蚀性能、低氢脆性能满足要求的合金镀层。

面向装备再制造的纳米复合电刷镀技术的新发展

纳米复合电刷镀技术是一项先进的装备再制造工程技术。近年来,其技术基础研究不断深入、应用领域不断拓展。适应再制造产业化的发展,文中在前期研究成果的基础上,介绍了近几年在双纳米材料复合电刷镀、替代硬铬纳米复合合金电刷镀和自动化纳米电刷镀等方面的研究与应用。

光亮微晶态镍铁合金箔电沉积

在氯化物-硫酸盐体系中, 采用电沉积的方法制得了光亮Ni-Fe二元合金箔. 研究了Ni2+与Fe2+的摩尔比(n(Ni2+)/n(Fe2+))及Cl-、硼酸、柠檬酸、糖精和十二烷基硫酸钠对电沉积Ni-Fe合金箔的铁含量和电流效率的影响规律. 当电流密度为10～13 A/dm2, pH值为3.17, 温度为50～55 ℃, 时间为10 min时, 得到了Fe含量(质量分数)为23.2%～63.0%, Ni含量为37.0%～76.8%, 厚度为30 μm左右的纳米微晶态Ni-Fe合金箔镀层. X射线衍射结果表明: 合金箔为NiFe固溶体织构, 晶粒细化, 属于纳米微晶体;合金箔表面光亮平滑;显微硬度(HR30T)为17.2～19.5, 抗拉强度为779.66 Mpa, 延伸率为1%, 电阻率为29.56～62.99 μΩ·cm, 其具有较强的韧性和耐腐蚀性能.

Q235钢表面熔盐电镀铝及其耐蚀性的研究

将Q2 35钢试样分别经 15 0℃的AlCl3 NaCl KCl熔盐和 80 0℃的Al和NaCl KCl熔盐处理后 ,可在试样表面获得电镀铝层。对电镀铝层的耐蚀性进行了研究 ,结果表明 ,无论是低温电镀还是高温电镀 ,电镀铝层的厚度都随电流密度的增大和电镀时间的延长而增加 ,镀层厚度和电镀时间的平方根呈线性关系 。

合金镀铁层的结合和强化机理研究

铁元素资源丰富、价格便宜,推广镀铁技术符合国家可持续发展战略要求。合金镀铁技术是在无刻蚀镀铁工艺的基础上,在镀铁液中加入一定量的Ni和Co,沉积成含有Ni和Co的合金镀铁层。施镀工艺采用电压控制方式,镀前对基体金属表面进行对称交流活化,使基体金属表面形成"微融活化态",合金镀铁层与基体金属完全融为一体的金属键结合,其力学性能显著提高,结合强度可达460 MPa。能够满足在高速运转和高密度承载的条件下使用要求,并在大量工业应用中得到证实。在机电产品再制造中,合金镀铁具有广阔的应用前景。文中通过对合金镀铁层和单金属镀铁层用扫描电镜观察检验、法向拉力试验和耐磨性能试验,分析并讨论了合金镀铁层的结合和强化机理。

电刷镀纳米结构镀层的发展及其机理研究走向

对电刷镀纳米结构镀层,包括纳米晶镀层、纳米颗粒复合镀层、纳米纤维复合镀层和纳米多层镀层的制备、性能及其应用进行了综述。提出了电刷镀纳米结构镀层相关机理的研究重点是:从电刷镀溶液高的金属离子含量、高的过电位和摩擦作用等对镀层形核与生长的影响研究电刷镀纳米晶的形成机理;从纳米第二相在镀液中的分散状态与负电特性及其对复合镀液特性的影响等研究复合电沉积机理;并用材料物理的方法开展强化机理的定量研究和用热力学的方法分析复合镀层的高温强化机理。

LZ91镁锂合金化学镀镍工艺

目的为了改善LZ91镁锂合金的耐蚀性能,以扩大其适用范围。方法在前期试验的基础上,通过正交实验探索不同镀镍配方及工艺对LZ91镁锂合金化学镀镍过程,及镍磷合金镀层形貌、孔隙率、自腐蚀电流密度等的影响。结果优化工艺条件为:主盐乙酸镍20 g/L,还原剂次亚磷酸钠20 g/L,络合剂柠檬酸6 g/L,氟化氢铵20 g/L,氢氟酸12 m L/L,氨水少量,温度85℃,p H=7.4。采用优化后的工艺镀镍得到镀层的厚度为5~7μm,表面孔隙率较低,自腐蚀电位为?0.3806 V,较未处理Mg-Li合金正移1.356 V,自腐蚀电流密度为1.97×10?7 A/cm2,较未处理Mg-Li合金降低两了个数量级,96 h盐雾测试性能符合军工标准。结论采用优化后工艺所得的镀层能够起到改善合金耐蚀性能的作用。

热处理对n-ZrO_2/Ni复合刷镀层接触疲劳性能的影响

采用电刷镀技术制备了n ZrO2 /Ni纳米复合镀层 ,研究了镀层的接触疲劳性能。结果表明 ,含有纳米颗粒的复合镀层表面比较细腻 ,但由于镀层脆性较大 ,其接触疲劳性能较纯镍镀层差 ;复合镀层经热处理退火(4 0 0℃× 30min)后 ,其接触疲劳性能有较大提高。镀层疲劳断口的SEM分析表明 ,n ZrO2 /Ni纳米复合镀层脆断特征明显 ,退火处理能使其脆性得到改善。

钴含量对电沉积纳米晶镍钴合金组织与力学性能的影响

采用脉冲电沉积技术制备钴含量在2.4%～59.3%范围内的镍钴合金。利用XRD与TEM技术对纳米晶镍钴合金的组织结构进行表征。结果表明:所有成分的纳米晶镍钴合金均为面心立方结构的单相固溶体,平均晶粒尺寸为11～24nm,且平均晶粒尺寸随钴含量的增加而减小,镍钴合金镀态下TEM组织中观察到的晶粒尺寸与XRD测量结果一致;纳米晶镍钴合金抗拉强度为1300～1650MPa,断裂伸长率为10.5%～14.5%,镍钴合金的抗拉强度与断裂伸长率均随钴含量的增加而提高;随着钴含量的不断增加,镍钴合金在单向拉伸过程中的应力诱发晶粒长大被逐渐抑制,提高加工硬化率,塑性失稳被延迟,从而提高塑性。

电化学方法研究环氧涂层/基体在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为

采用电化学方法研究了两种常用涂层—环氧沥青涂层和环氧铝粉涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。腐蚀电位-时间结果表明,两种涂层的自腐蚀电位都比基体的更正,都能起到屏蔽作用保护基体,浸泡中电位向负方向移动说明活化腐蚀过程在继续。电化学阻抗结果表明,腐蚀介质能够较快的渗入涂层到达界面,使涂层的屏蔽作用降低,生成的腐蚀产物可在一定程度上抑制腐蚀的发展。并提出了两种涂层的等效电路模型,对阻抗结果进行了拟合。表明在浸泡初期涂层电阻随浸泡时间延长迅速降低,随后趋于稳定。指出电化学方法能获得与涂层性能有关的定量数据,非常适合于研究涂层/基体的性能。

自动化纳米电刷镀技术及其在发动机连杆再制造中的应用

电刷镀技术是再制造的先进技术之一,已在实践中获得了应用,但其仍以手工操作为主要形式,存在工艺过程受操作人员的经验影响大,镀层质量不稳定、效率低和劳动强度大等缺点,阻碍了其进一步发展。鉴于此,我们开发了自动化纳米电刷镀技术并研制了相关设备。试验表明,应用自动化电刷镀设备制备的Ni/n–Al2O3复合镀层,与手工刷镀制备的相应镀层比较,组织更均匀、致密,晶粒细小,硬度更高,耐磨性更好。该技术已成功应用于发动机连杆再制造,镀层质量稳定可靠、生产效率大幅度提高。