基于AR模型的Ni-TiN纳米镀层显微硬度预测研究

以前期研究工艺参数为基础,利用超声-电沉积的方法制备Ni-TiN纳米镀层。采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨电子显微镜(HRTEM)及纳米压痕仪(NI)对Ni-TiN纳米镀层的组分、显微组织和显微硬度进行观察和分析;利用AR模型对Ni-TiN纳米镀层的显微硬度进行预测。结果表明,在Ni-TiN纳米镀层中,存在Ni和TiN两相;当超声功率为200W、TiN浓度为4g/L时,镀层中镍晶粒和TiN粒子的平均粒径分别为50和30nm。利用AR模型可以对Ni-TiN纳米镀层的显微硬度进行预测,且预测结果的最大相对误差为3.22%。

纳米TiN粒子在Ni-TiN复合镀层中的作用研究

通过对超声-电沉积Ni-TiN复合镀层的研究,探讨了纳米TiN粒子对Ni-TiN复合镀层的表面形貌、成分、硬度、耐磨性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明,含有纳米TiN粒子的Ni-TiN复合镀层,不仅具有细密的显微结构,而且表现出优良的性能,如较高的硬度以及良好的耐磨性能和耐腐蚀性能。Ni-TiN复合镀层的磨损量大约为纯镍镀层的1/5,其平均腐蚀速率为纯镍镀层的1/3左右,20钢的1/5。

钻井泥浆泵活塞表面多场耦合电沉积Ni-TiN纳米镀层研究

采用多场耦合电沉积方法,在钻井泥浆泵活塞表面制备Ni-TiN纳米镀层。利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、摩擦磨损试验机对Ni-TiN纳米镀层微观组织结构和耐磨性能进行研究。XRD分析表明,在钻井泥浆泵活塞试样表面存在金属镍晶粒和TiN粒子。当复合镀液中TiN粒子为6 g/L时,Ni-TiN纳米镀层中镍晶粒和TiN粒子的平均粒径分别为65.5 nm和38.6 nm。AFM分析表明,当TiN粒子浓度为6 g/L时,镀层表面镍晶的平均粒径最小,其均方根表面粗糙度(RMS)为44.077 nm。摩擦磨损实验测试表明,当复合镀液中TiN粒子为6 g/L时,Ni-TiN纳米镀层的磨损量和摩擦系数都最小,其最小磨损量和摩擦系数分别为34.7 mg和0.44。

正交试验优化脉冲磁场-电沉积Ni-TiN复合镀层工艺研究

为改善钻井泥浆泵活塞的耐磨性能,采用脉冲磁场-电沉积方法在40Cr试件表面制备Ni-TiN复合镀层。利用磨损试验机、电子分析天平、扫描电镜、正交试验法研究并优化Ni-TiN复合镀层的制备工艺参数。结果表明,当磁场强度为0.5T时,Ni-TiN复合镀层的磨损量到达最小值0.72 mg,当阴极电流密度和占空比分别为2.2A/dm2和50%时,Ni-TiN复合镀层的磨损量达到最小值6.4 mg。脉冲磁场-电沉积Ni-TiN复合镀层的最佳工艺参数为磁场强度0.5T,电流密度2.2A/dm2,占空比40%。

压缩机阀片表面的超声-电沉积Ni-TiN镀层的工艺研究

为提高压缩机阀片表面工艺性能,提高气阀使用寿命,采用超声-电沉积法在压缩机阀片表面制备Ni-TiN镀层,研究TiN颗粒浓度、电流密度、超声波功率对压缩机阀片耐磨性能的影响。采用正交试验法优选出在压缩机阀片表面制备Ni-TiN镀层的最佳工艺参数为:TiN质量浓度5g/L,阴极电流密度4A/dm2,超声功率250W。

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。

脉冲占空比对Ni-TiN镀层组织及其耐磨性能的影响

采用磁场-电沉积方法在40Cr钢表面制得Ni-Ti N复合镀层。利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)及磨损试验机等对Ni-Ti N镀层的表面形貌、显微硬度、织构和耐磨性能进行研究。结果表明,脉冲占空比为50%时,镀层表面镍晶粒平均粒径65.3 nm,且镀层中Ti N粒子复合量较多。随着脉冲占空比的增加,Ni-Ti N镀层的显微硬度先增加后降低。脉冲占空比为50%时,Ni-Ti N镀层的显微硬度达到最大值934 Hv,其磨损量和平均摩擦系数分别为28.5 mg和0.43。

基于RBF神经网络的Ni-TiN纳米镀层腐蚀速率预测研究

采用电沉积法在T8钢试样表面制备Ni-TiN纳米镀层,在正交试验基础上,通过RBF神经网络对Ni-TiN纳米镀层的腐蚀速率进行预测研究。利用原子力显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对镀层腐蚀前后的表面形貌及镀层物相组成进行分析。结果表明:当TiN粒子质量浓度为9 g/L、镀液温度为40℃、电流密度为0.6 A/dm^2时,RBF神经网络预测的腐蚀速率为3.152 mg/m^2·h,而实测值为3.163 mg/m^2·h,相对误差仅为0.35%;镀层表面较平整,颗粒较细小。腐蚀实验后,镀层的腐蚀坑较小且无明显腐蚀产物,耐腐蚀性能良好。

基于BP模型的锚杆涂覆Ni-TiN涂层耐磨性预测研究

为提高煤矿巷道锚杆的耐磨性能,延长其使用寿命,利用脉冲电沉积法,在Q235锚杆表面沉积获得Ni-Ti N涂层。采用扫描电镜(SEM)和磨损实验机等研究Ni-Ti N涂层的组织结构和耐磨性能,并利用BP神经网络模型对Ni-Ti N涂层的耐磨性能进行预测研究。结果表明,该BP神经网络模型结构为3×8×1,其实验值与预测值的拟合相似度R=0.9994,最大相对误差为1.56%,最小相对误差为0.83%。SEM分析表明,当采用电流密度4.5 A/dm2、脉冲占空比30%及Ti N粒子悬浮量6 g/L时,Ni-Ti N涂层的磨损量较小。

制备工艺对Ni-TiN纳米镀层晶体结构及耐腐蚀性能的影响

分别采用电沉积法、超声波-电沉积法及电磁场-超声波场-电沉积方法制得Ni-TiN纳米镀层,利用原子力显微镜(AFM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)及电化学综合测试仪对纳米镀层的晶体结构和耐腐蚀性能进行研究。结果表明,采用ED,USED和MUSED制备Ni-TiN纳米镀层的均方根表面粗糙度为181.74,114.65,58.18 nm;MUSED制备的镀层中,镍晶粒和TiN粒子的平均粒径为45.9,28.3 nm。

工艺参数对脉冲电沉积Ni-TiN纳米镀层微观组织和性能的影响

电沉积技术是一种方便、高效、低成本制备金属基纳米镀层的方法,其工艺参数直接决定金属基纳米镀层的微观组织及性能。为系统研究电沉积工艺参数对金属基纳米镀层表面形貌、显微组织、力学性能及耐磨损性能的影响规律,本实验采用脉冲电沉积制得Ni-TiN纳米镀层,并利用透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机研究了工艺参数对Ni-TiN纳米镀层的显微结构、显微硬度和性能的影响。结果表明,当电流密度为4A/dm^2时,Ni-TiN纳米镀层的显微硬度为984.7HV,TiN微粒复合量为8.69%(质量分数)。采用不同脉冲频率制得的Ni-TiN纳米镀层,其晶面原子呈现不同方向的面心立方晶格结构。当脉冲频率为200Hz时,Ni-TiN纳米镀层中Ni和TiN的平均粒径分别为87.2nm和34.6nm。当脉冲占空比为20%时,Ni-TiN纳米镀层的显微硬度为980HV,其平均磨损量为7.56mg/mm2。

用BP神经网络模型预测Ni-TiN镀层的耐腐蚀性能

采用脉冲电沉积方法,在45钢表面制备NiTiN镀层。采用X射线衍射仪和扫描电镜对Ni-TiN镀层进行组织结构和表面形貌分析,利用BP神经网络模型对Ni-TiN镀层的耐腐蚀性能进行预测。结果表明,在Ni-TiN镀层中存在Ni和TiN相。衍射角2θ=44.80,52.23和76.75°分别对应于镍晶面的(111)、(200)和(220);而衍射角2θ=36.63,42.62和61.79°则分别对应于TiN晶面的(111)、(200)和(220)。在TiN粒子浓度一定时,大电流密度和小占空比脉冲电沉积可获得表面致密、光滑,腐蚀坑较小的镀层。3×8×1型神经网络模型的预测结果与实测结果相差不大,最大误差为4.1%。

脉冲电沉积参数对Ni-TiN纳米镀层耐蚀性影响

用脉冲电沉积技术制备Ni-TiN纳米镀层,用中性盐雾试验法腐蚀纳米镀层,后使用电化学工作站测试Ni-TiN纳米镀层的耐腐蚀性能,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对脉冲电沉积制得镀层显微组织结构进行测试分析,以此确定Ni-TiN纳米镀层制备过程中脉冲电沉积参数对该镀层耐腐蚀性的影响。结果表明:随电沉积电流密度增大,占空比增加,镀层中TiN粒子复合量先增大后减小,极化曲线中自腐蚀电位逐渐偏向正电位而后逐渐远离。在沉积电流密度为2.5 A/cm^2、占空比为50%时获得的纳米镀层在腐蚀试验通过SEM进行观察,此工艺参数下制备的镀层微观形貌表现更佳,耐腐蚀性最优。说明适宜的脉冲电沉积参数可显著提高Ni-TiN纳米镀层中TiN粒子的复合量和镀层的耐腐蚀性。经EDS分析证实,Ni-TiN纳米镀层的耐腐蚀性与镀层中TiN粒子复合量呈正相关。

基于BP神经网络模型的Ni-TiN镀层耐磨性预测研究

采用超声电沉积方法,在C470型压缩机阀片表面制备Ni-TiN镀层。利用扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验机研究Ni-TiN镀层表面形貌、组织结构及耐磨性,并采用BP神经网络模型预测Ni-TiN镀层的磨损量。结果表明,BP神经网络模型的最佳结构组成为3×9×1,其预测值与实验值的拟合度R=0.99938,相对误差最大值与最小值分别为1.67%和0.63%。当TiN粒子浓度为8 g/L、超声波功率180 W、电流密度4 A/dm2时,Ni-TiN镀层表面犁沟较浅,磨损量较小。Ni-TiN镀层中存在Ni和TiN相,镍的衍射峰分别位于44.82°、52.22°和76.78°,TiN的衍射峰分别位于38.48°、42.82°和66.54°。

Preparation and Characterization of Nanostructured Ni-TiN Composite Films

Ni-TiN nanocomposite films were produced from a Ni plating bath containing TiN nanoparticles by using dc electroplating method. The structure and surface morphology of Ni-TiN composite coatings were analyzed by atom force microscope, X-ray diffraction, and trans- mission electron microscopy. Meanwhile, the anti-corrosion properties, hardness and ther- mostability of Ni-TiN nanocomposite films were also investigated and compared with the traditional polycrystalline Ni coatings. The results show that, compared with the traditional polycrystalline Ni film, Ni-TiN nanocomposite coatings display much better corrosion resistance, higher film hardness, and thermal stability. In addition, the hardness of Ni-TiN nanocomposite coatings decreases slightly with the increase of electroplating current density, which may be due to the synergism of hydrogen evolution and faster nucleation/growth rate of nickel crystallites.

热处理温度对纳米Ni-TiN复合镀层的影响

恰当的热处理工艺参数是提高纳米Ni-TiN复合镀层性能的关键因素。采用超声-脉冲电沉积的方法制备了纳米Ni-TiN复合镀层,分析了热处理温度对Ni-TiN复合镀层的表面形貌、显微硬度、耐磨性能以及结合强度的影响规律。研究表明:热处理温度对镀层的耐腐蚀性和镀层与基体的结合力都有重要的影响,当热处理温度为400℃时,纳米Ni-TiN复合镀层不仅具有平整的表面,而且具有优良的耐腐蚀性;而镀层的结合强度在300℃时最佳。

超声电沉积Ni-TiN纳米复合镀层的摩擦磨损性能

用超声电沉积法在45钢基体上制备Ni-TiN纳米复合镀层,研究了超声功率和电流密度对该复合镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明:超声功率为300 W、电流密度为4 A/dm^(2)时,摩擦系数和磨损量均达到最低值,具有最佳的摩擦磨损性能。

基于BP神经网络的Ni-TiN镀层腐蚀速率预测研究

采用磁场电沉积方法在40Cr钢表面制备了Ni-TiN镀层,并在正交实验的基础上建立了BP神经网络模型对镀层腐蚀速率进行预测,最后利用扫描电镜、X射线衍射仪以及显微电子天平对镀层的表面形貌、组分以及腐蚀速率进行分析和研究。结果表明,当工艺组合为A2B2C3D1,即TiN粒子浓度6g/L,磁场强度0.4T,占空比50%,电流密度0.5A/dm2时,Ni-TiN镀层经腐蚀后表面较为平整,凸起状物质较少。BP神经网络模型能够较好的模拟Ni-TiN镀层腐蚀速率,腐蚀速率最小值仅为2.134mg/m2·h,因此也证明了BP神经网络的可靠性。经XRD分析,Ni-TiN镀层存在Ni、TiN两相。

超声-喷射电沉积法制备Ni-TiN纳米镀层的试验研究

采用超声-喷射电沉积方法在45#钢表面制备Ni-TiN纳米镀层,并利用电化学工作站和中性盐雾试验对镀层的耐蚀性能进行研究,用扫描电镜和X射线衍射仪对Ni-TiN纳米镀层表面形貌和元素组成进行分析。结果表明:当超声波功率为150W时,经20天腐蚀后的镀层试样表面较为平整、紧密;随着腐蚀周期的增加,超声波功率150W下制备的Ni-TiN纳米镀层腐蚀失重量增加速度最慢; XRD分析结果证明了TiN粒子的存在,且当超声波功率为150W时,Ni-TiN纳米镀层衍射峰较强,说明此镀层中TiN粒子复合量较高。

电流作用方式对Ni-TiN纳米复合镀层耐蚀性的影响

分别采用直流、单脉冲、正负脉冲三种电流作用方式,在45#钢基体上制备了Ni-TiN纳米复合镀层。研究了不同电流作用方式下所得镀层的表面形貌和耐蚀性。结果表明:在正负脉冲电流方式作用下得到的镀层具有最致密的组织,并且耐蚀性最佳。