不同锌合金镀层的制备及其耐腐蚀与机械性能研究

利用电沉积方法在铜基体上分别制备Zn-Ni合金镀层、Zn-Co合金镀层、Zn-Ni-P合金镀层和Zn-Ni-W合金镀层,并研究不同锌合金镀层的微观形貌、晶相结构、结合强度、耐腐蚀性能、硬度、韧性与耐磨性能。结果表明:不同锌合金镀层完全覆盖铜基体,并且结合强度高,但它们的形貌特征及物相有所不同,耐腐蚀与机械性能也存在差异。Zn-Co合金镀层的晶粒呈团簇颗粒状,堆积紧密;Zn-Ni-P合金镀层的晶粒呈细小块状,堆积紧密;Zn-Ni-W合金镀层的晶粒呈花蕊状,以缠绕形式紧密结合。它们的致密性和耐腐蚀性能明显好于Zn-Ni合金镀层,硬度较Zn-Ni合金镀层分别提高约68 HV、62 HV、109 HV,磨损体积较Zn-Ni合金镀层分别降低约65%、40%、42%。Zn-Ni-P合金镀层的耐腐蚀性能最好,具有最高的电荷转移电阻4.04×103Ω·cm2和低频阻抗模值1.10×104Ω·cm2,而Zn-Ni-W合金镀层具有高硬度(421.8 HV),还表现出良好的韧性与耐磨性能。

电沉积辅助真空处理制备铝合金超疏水保护膜及其性能研究

铝合金是工业领域经常用到的金属材料,为了使其成为耐污、耐腐蚀的高性能超疏水材料,以铝合金为基底、硝酸镧为电沉积液,采用电沉积辅助真空处理法不经修饰直接制备出超疏水铝合金表面。通过对所制备超疏水铝合金表面的形貌、化学组成、浸润性、自清洁、耐腐蚀等方面进行表征和测试可知,所制备铝合金表面存在一层致密的蛛网状微纳米氧化镧粗糙结构,再加上稀土氧化镧本征超疏水的协同作用,使其表现出超疏水特性,对水的接触角可达到160°,滚动角约为5.0°,且具备良好的自清洁、耐磨和耐腐蚀性能。

表面活性剂对玻璃微珠镀银微观结构及性能影响

利用硅烷偶联剂KH792对小粒径玻璃微珠(GMs)表面进行修饰改性,以葡萄糖为还原剂,通过化学镀法制得玻璃微珠镀银(GMs@Ag)复合粒子,探讨了不同类型表面活性剂对样品物相、微观结构、外观及电性能的影响。将该复合粒子作为导电填料,制备柔性电磁屏蔽织物,对样品的电磁屏蔽性能进行了测试。结果表明:添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阿拉伯树胶(AG)复合表面活性剂制备的GMs@Ag镀层致密、均匀、连续,粉末电阻率值为12.4mΩ·cm,在其添加量为70%,在电磁波频率为30~1500MHz下,涂层的电磁屏蔽效能可达到40dB以上,有一定的应用前景。

氯化钾滚镀锌关键技术的开发研究

在氯化钾滚镀锌槽中间加隔板将其分成两个滚镀锌槽。第一镀槽中的亚铁杂质视作镀液的有效成分,将镀锌改为镀锌铁合金。第二镀槽切断了亚铁杂质的主要来源,用于制备高质量的镀锌层。钢铁件在第一镀槽中镀锌铁合金制备底镀层,然后在第二镀槽中镀锌得到面镀层,从而消除了铁杂质对氯化钾镀锌的不良影响,克服了传统工艺镀层出现滚桶眼子印和钝化困难等技术缺陷。本工艺无需处理氯化钾镀锌槽中的铁杂质,解决了用双氧水氧化处理法导致镀液性能下降的问题。结果表明:所制备的镀锌铁合金与镀锌组合镀层的耐蚀性高于传统的镀锌层。本工艺镀液维护简单,镀液和镀层性能优于传统工艺,具有良好的应用前景。

电镀工艺在景观设计中的应用

电镀工艺的基本工作原理是通过电化学反应将金属离子还原成金属原子,并使其在金属或非金属基材表面聚集形成金属镀层。电镀工艺主要涉及镀液、阳极和阴极三个基本要素,对于金属电镀而言,阳极通常是提供金属离子源的金属块,而被镀基材则为阴极。当直流电源连接到阴阳极上,电解液中的金属离子逐渐离开阳极并向阴极流动,阴极表面由于电子流入,金属离子还原成金属原子,并在阴极表面沉积下来,形成金属镀层。基材、电流密度、电解液成分、温度和pH等要素均会对电镀效果产生影响,因此采取电镀工艺加工产品时,需要对被镀基材进行除油除锈等,同时根据镀层需求严格控制相关工艺参数,确保电镀效果。

己二酸铵对铝合金硬质氧化膜性能的影响

选用2024铝合金作为基体,分别在不添加和添加己二酸铵的硫酸电解液中制备硬质氧化膜,并研究己二酸铵浓度对硬质氧化膜的微观形貌、化学成分、厚度、硬度、耐磨性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明:添加适量己二酸铵促进形成较致密的硬质氧化膜,并使硬质氧化膜增厚,硬度增大且耐磨性能和耐腐蚀性能明显提高。添加20 g/L己二酸铵制备的硬质氧化膜表面均匀性和致密性最好,厚度和硬度分别达到21.2μm、380.8 HV,摩擦系数和磨损失重仅为0.52和0.87 mg,并且腐蚀电流密度与铝合金基体相比降低了超过一个数量级,表现出更好的综合性能。但是添加己二酸铵并未改变硬质氧化膜的元素组成,所以硬质氧化膜的综合性能提高主要归因于添加适量己二酸铵参与了硬质氧化膜形成过程,并影响了铝离子传导过程,从而促使硬质氧化膜增厚且致密性改善。

封闭处理对超声波辅助制备的锌系磷化膜耐蚀性的影响

在Q345钢磷化过程中引入超声波以改善锌系磷化膜表面平整度和致密性,为进一步提高超声波辅助制备的锌系磷化膜耐蚀性,分别采用油性封闭剂、硝酸铈溶液、硅酸钠溶液进行封闭处理。结果表明:硅酸钠溶液的封闭效果好于油性封闭剂和硝酸铈溶液,封闭后超声锌系磷化膜的物相组成为Zn_(3)(PO_(4))_(2)·4H_(2)O、Zn_(2)Fe(PO_(4))_(2)·4H_(2)O、ZnSiO_(3)和Na_(2)Si O_(3),并且呈现良好的致密性和耐蚀性,其耐硫酸铜点滴时间超过150 s,腐蚀电流密度低至3.20×10^(-6)A/cm^(2),较未封闭超声锌系磷化膜的腐蚀电流密度降低幅度接近一个数量级。在硅酸钠溶液封闭过程中发生腐蚀整平现象,同时生成ZnSiO_(3)并析出Na_(2)Si O_(3)起到填补孔隙的作用,使超声锌系磷化膜的致密性得到更大程度改善,从而显著增强抗腐蚀能力。

应用模糊PID自修正的电镀槽液温度控制方法

电镀槽液温度自动控制过程属于典型的混沌过程,在温度采集的过程中存在明显的非线性波动。典型的比例-积分-微分(PID)控制算法在这种混沌特性与非线性特性干扰下,存在控制精度较低、稳定性和鲁棒性较差等问题。此外,为解决非线性问题,PID算法需要循环迭代计算,存在控制时滞问题。以模糊控制为基础,提出了基于模糊PID的电镀槽液温度自动控制方法。该方法先设计温度数据采集结构,并将移动平均滤波、温度修正算法引入到采用的数据采集结构中,完成电镀槽液的实时温度数据采集。然后将采集到的温度数据作为构建的模糊PID控制器的输入。利用模糊控制规则引入修正因子,实现电镀槽液温度的自动控制。考虑到电镀槽液的时滞特性,在控制器中加入粗糙预估参考模型,对该特性加以抑制,提升控制性能。最后应用实验证明了所提方法的先进性。实验结果表明:所提方法具有较高的控制精度和效率,能够有效降低超调量和波动,应用效果较好。

磁控溅射玫瑰金靶材的刻蚀行为

[目的]磁控溅射玫瑰金膜层相比于电镀工艺具有突出的环保优势,但很少有关于磁控溅射靶材刻蚀行为的研究报道。[方法]以Au85玫瑰金制作平面溅射靶材,进行真空磁控溅射镀膜。研究了靶电流、功率密度、磁场布置等对靶材表面刻蚀行为的影响。[结果]靶电流和功率密度较低时辉光稳定,溅射过程平稳;靶材粒子会优先沿着某个晶面逐层溅射出来,形成阶梯状直线条纹;靶材表面形成V形刻蚀沟槽,刻蚀区斜坡与靶面法向夹角为75°~76°。随着靶电流和功率密度的增大,溅射过程偶有弧光放电现象发生,刻蚀区表面形成乳突状显微形貌;靶电流过高时,靶材在短时间内就会出现熔穿。靶座的磁场布置存在端部效应,使刻蚀槽的深度和宽度存在不均匀的现象。[结论]为提高贵金属平面靶的利用率,应改善磁场布置,并将功率密度控制在出现弧光放电的阈值内。

钴含量对Ni-W-Co合金镀层耐蚀性的影响

[目的]研究镀层Co含量对Ni-W-Co合金镀层耐蚀性的影响。[方法]通过调节镀液的钴盐(Co SO_(4)·7H_(2)O)用量,在N80钢表面直流电沉积得到不同Co含量的Ni-W-Co合金。通过镀层厚度测量、成分分析、形貌观察、全浸腐蚀试验、动电位极化曲线测试等方式研究了钴盐质量浓度对沉积速率及合金镀层成分、形貌和耐蚀性的影响。[结果]随着镀液中钴盐质量浓度的增大,沉积速率增大,镀层的Co质量分数增大,表面变得粗糙,耐蚀性先变好后变差。Co SO_(4)·7H_(2)O的质量浓度为2.0 g/L时获得的Ni-W-Co合金镀层在5%Na Cl溶液和土酸溶液(由10%盐酸与5%氢氟酸组成)中的腐蚀速率最低,耐蚀性最佳。[结论]通过调整镀液的钴盐用量可电沉积得到适用于油田环境的耐腐蚀Ni-W-Co合金镀层。

磁控溅射玫瑰金膜层的颜色及抗变色性能

[目的]玫瑰金因其优雅浪漫的颜色而被广泛用于装饰镀膜,但现有玫瑰金镀膜基本采用电镀工艺制备,存在严重的环境污染问题,需要寻求绿色环保的镀膜新工艺。[方法]采用磁控溅射镀膜工艺在316L不锈钢表面沉积Au85玫瑰金膜层。研究了溅射时间、靶电流和基体表面状态对膜层颜色的影响。检测了较佳工艺下所得膜层的抗变色性能。[结果]溅射时间在30 min以内变化时膜层颜色基本不受影响。靶电流从0.5 A增大至1.0 A时,膜层晶粒变粗,亮度下降,色度增大。基体表面状态会影响膜层颜色及不同方向的色差。在靶电流1.0 A下对镜面抛光的316L不锈钢磁控溅射15 min可获得较明亮的红色膜层,该膜层在模拟太阳光照射和人工模拟汗液浸泡试验中都表现出较好的抗变色性能。[结论]磁控溅射Au85玫瑰金镀膜工艺满足绿色环保和工艺饰品表面装饰要求,应用前景良好。

基于电接触强化的铝合金表面电刷镀镍层改性研究

[目的]对铝合金进行表面处理可提高其硬度和耐磨性,拓宽铝合金材料在机械零件方面的应用。[方法]采用电刷镀技术在1060铝合金表面制备Ni镀层,再通过电接触强化技术对Ni镀层进行改性。采用扫描电子显微镜和维氏硬度计考察了Ni镀层电接触强化前后的微观组织和显微硬度。通过摩擦磨损试验对比了1016铝合金及Ni镀层电接触强化前后的耐磨性。[结果]经电接触强化后,Ni镀层内部的裂纹及孔洞类缺陷减少,晶粒间隙减小,致密性提高,显微硬度增大到524.4~560.3 HV0.1范围内。1016铝合金在摩擦磨损试验后存在较深的犁沟和剥落,耐磨性较差。Ni镀层的耐磨性优于1016铝合金,但在摩擦过程中会发生剥落。经电接触强化的Ni镀层在摩擦过程中摩擦因数平稳,表面只是轻微擦伤,耐磨性最佳。[结论]结合电刷镀镍和电接触强化技术可显著提高铝合金的表面性能。

电镀工艺在艺术设计中的应用研究

电镀作为一种常用的表面处理工艺,能在优化产品性能的基础上改变其外观,使产品更具有艺术装饰效果。在日常生活中,小到首饰、配件、电子原件,大到家具、雕塑、汽车的制造均涉及电镀工艺。电镀工艺推动了制造业的繁荣发展。在艺术设计中,电镀工艺被誉为材料表面装饰的“美容师”,利用这一工艺能在基础材料表面附着装饰性或功能性镀层,以满足人们对产品外观及性能的个性化需求。

基于机器视觉的飞机电镀部件曲表面无损检测

[目的]为解决机器视觉在曲表面无损检测中算法复杂的问题,以及克服传统光源在曲表面检测中的局限性,开发了一套基于格栅光源的飞机电镀部件曲表面无损检测系统。[方法]该系统通过格栅光对电镀部件曲表面进行成像,随后进行图像分析,包括图像导入、预处理、Blob分析等步骤。[结果]该系统能够快速、准确地检测出电镀部件曲表面存在的缺陷,检测效率高且稳定可靠。[结论]该系统在飞机制造企业及航空公司飞机维护一线的初步工程应用中取得了良好效果,有望进一步推广。

结构钢电沉积Co-W/CeO_(2)复合镀层及其性能研究

选择CeO_(2)颗粒作为复合相,利用电沉积技术在普通结构钢表面制备出Co-W/CeO_(2)复合镀层,并研究镀液中CeO_(2)颗粒浓度对复合镀层的微观形貌、化学成分、结合力、硬度、耐磨性能以及高温抗氧化性能的影响。结果表明:Co-W/CeO_(2)复合镀层与基体结合牢固,表面分布着类似胞状的晶粒团聚体,其化学成分为Co、W、Ce和O元素。随着镀液中CeO_(2)颗粒浓度从2 g/L升高到15 g/L,复合镀层的晶粒团聚体尺寸差异先减小后增大,吸附在晶粒团聚体表面及边界处的CeO_(2)颗粒量先增多后减少,导致复合镀层的硬度、耐磨性能和高温抗氧化性能都呈先增强后下降的趋势。当镀液中CeO_(2)颗粒浓度为8g/L时,Co-W/CeO_(2)复合镀层的晶粒团聚体大小较为均匀,具有良好的致密性,其表面粗糙度仅为0.39μm。该复合镀层的硬度较Co-W合金镀层增大约76 HV,表现出良好的耐磨性能和高温抗氧化性能,摩擦系数和氧化增重量仅为0.43和0.74mg/cm^(2)。

AZ31B镁合金表面电化学沉积LDH涂层及其耐腐蚀性能研究

为提高AZ31B镁合金的耐腐蚀性能,优化了原位电化学沉积层状双金属氢氧化物(Mg-Al-LDH)涂层的工艺参数。配制了不同浓度的溶液,用原位电化学沉积方法在AZ31B表面沉积了一层LDH涂层,用硬脂酸修饰后得到SA-LDH复合涂层。测试了其微观组织和化学成分,利用电化学极化和交流阻抗(EIS)实验表征了涂层的耐腐蚀性,确定优选的电化学沉积工艺对其组织性能的影响。结果表明:优选的溶液浓度为0.05 mol/L时,所得涂层表面多孔,与基体结合良好。X射线衍射能谱(XRD)中存在LDH(003)与(006)两个特征峰。极化曲线显示LDH涂层腐蚀电流密度为9.21×10^(-6) A/cm^(2),与无涂层镁合金相比降低两个数量级,SA-LDH涂层的腐蚀电位提升到-1.33 V。在3.5 wt.%NaCl溶液浸泡后的LDH涂层交流阻抗显示阻抗模值和频率增加,表现出较好耐腐蚀性。添加硬脂酸可以在涂层表面形成一层超疏水薄膜,能够有效地阻碍腐蚀介质Cl^(-)对AZ31B镁合金的渗透侵蚀。

某高架桥高强度螺栓断裂失效分析

高架桥用42CrMoA高强度双头螺栓在服役期间发生螺纹断裂现象,通过外观检查、化学成分分析及扫描电镜分析等手段,对其断裂原因进行了分析。结果表明,螺栓在冶炼过程中成分控制不严,在安装中质量不达标,紧固力不均匀或预紧力不足造成螺栓在螺纹处出现缝隙或间隙,在腐蚀环境下发生缝隙腐蚀。在闭塞腐蚀电池及应力集中作用下加速溶解金属基体,在缝隙腐蚀的阳极端部形成裂纹源。裂纹在腐蚀和疲劳的双重作用下,使裂纹不断向纵深扩展,直至螺栓断裂。安装质量不达标且冶炼工艺控制不严是引发螺栓断裂的关键因素。

硫脲对电解高性能双面光锂电铜箔性能的影响

为研究硫脲质量浓度对铜箔表面形貌、结构、性能以及电解液电化学行为的影响,以磷铜板为阳极,以硫脲(TU)、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙二醇(PEG-1000)和聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)作为组合添加剂,采用自制旋转电镀装置以直流电沉积法在TAl钛辊上制备电解铜箔,并利用扫描电子显微镜、铜箔拉伸强度试验仪以及电化学分析等方法,重点考察了组合添加剂中TU对铜箔表面形貌和物理性能的影响。结果表明:在组合添加剂体系中TU具有较强的极化作用,可以抑制铜核的生长,使铜箔结晶更细致,有效地起到光亮和整平作用并提高铜箔力学性能,且组合添加剂间表现出较好的协同效应。在高性能锂电铜箔的制备过程中,可通过适当调整电解液中硫脲的加入量来改善电解铜箔的各项性能。

紫外辐照与壳聚糖接枝联合处理对ABS表面改性效果的影响

聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)是一种应用广泛的工程塑料。将绿色环保的紫外光辐照表面修饰技术与壳聚糖接枝处理技术相结合对ABS基板表面进行改性处理,探究了紫外光辐照条件、壳聚糖醋酸溶液的浓度、改性温度和改性时间对ABS基板表面形貌、表面粗糙度、表面亲水性和表面化学性质的影响。首先使用2 g/L的二氧化钛(TiO_(2))作为光催化剂在300 W下对ABS进行光辐照处理30 min,然后利用0.75 g/L的壳聚糖醋酸溶液在70℃下改性处理30 min,通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)观察ABS基板表面形貌变化,并利用表面接触角测量仪和X射线光电子能谱(XPS)分析ABS基板表面亲水性能的变化。结果表明,经过紫外光辐照和壳聚糖接枝改性处理后,ABS基板处理后表面形成少量微小孔洞,表面粗糙度较小,但是ABS基板表面亲水基团的浓度大幅增加,表面亲水性明显增强,化学镀铜层光滑平整,颜色粉红,具有金属光泽。

EAA-NMP-H_(2)O膨润体系中EAA体积分数对PC-ABS膨润效果的影响

为了考察膨润体系中乙酰乙酸乙酯(EAA)浓度和膨润时间对聚碳酸酯-聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC-ABS)膨润效果的影响,通过EAA-氮甲基吡咯烷酮(NMP)-水体系对PC-ABS基板进行膨润处理,然后在70℃下,以H_(2)SO_(4)-MnO_(2)-H_(2)O体系为微蚀体系,对PC-ABS基板微蚀20 min。结果表明,当膨润体系中EAA体积分数为50%,膨润温度为55℃时,膨润5 min后PC-ABS可以获得合适的膨润度。通过此条件膨润及微蚀处理后的PC-ABS基板表面形成了分布均匀且致密的孔洞,基板表面与水的接触角减小,基板表面的亲水性增强,后续化学镀铜层与PC-ABS基板间的粘接强度达到4.03 N/cm,获得了理想的膨润和微蚀效果。