磁场方向对脉冲电沉积制备Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响

目的研究有无磁场条件和垂直、平行两种磁场方向对脉冲电沉积制备Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响。方法以45#钢作为基体,采用脉冲电沉积和磁场-脉冲电沉积法成功制备Ni-ZrO2纳米复合镀层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)观察纳米复合镀层的表面形貌、微观结构和表面粗糙度,利用显微硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验机对纳米复合镀层进行显微硬度、结合力和摩擦磨损性能等力学性能研究。结果相同工艺条件下,垂直磁场-脉冲电沉积条件制备的Ni-ZrO2纳米复合镀层的晶粒形状为金子塔状,镀层表面粗糙度有所改善,复合镀层显微硬度值最高,为370HV。平行磁场-脉冲电沉积条件下制备的Ni-ZrO2纳米复合镀层表面平整,均匀致密,复合镀层中Zr的质量分数为8.27%,表面粗糙度Ra和Rq值分别为82nm和105nm,镀层结合力为337N,磨损量低于其他两种镀层的磨损量。结论施加磁场后,在磁场MHD效应作用下,纳米复合镀层表面形貌平整,均匀致密,显微硬度提高,并且与基体结合性能和耐磨性都优于无磁场条件下制备的纳米复合镀层。平行方向磁场对Ni-ZrO2纳米复合镀层的力学性能有更明显的促进作用。

超声功率对多场耦合作用下脉冲电沉积Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响

超声作为解决纳米粒子团聚的有效方法之一,将其引入到磁场-脉冲电沉积中,在磁场-超声耦合作用下脉冲电沉积成功制得了Ni-ZrO2纳米复合镀层。本工作系统地研究了超声功率对Ni-ZrO2纳米复合镀层表面形貌、ZrO2含量、组织结构、显微硬度、耐磨性、耐蚀性能的影响。结果表明,未施加超声时,镀层中ZrO2含量为6.43%(质量分数),显微硬度为384HV。超声功率从0W增大到320 W时,复合镀层的性能呈先上升后下降的趋势。当超声功率为240W时,Ni-ZrO2纳米复合镀层表面平整致密,晶粒细化,镀层中ZrO2含量为15.2%(质量分数),显微硬度为494HV,磨损后的表面较光滑,并具有良好的耐蚀性。

磁场强度对铜基电沉积Ni-ZrO2复合镀层性能的影响

利用磁场-超声电沉积技术在铜基体上制备Ni-ZrO2复合镀层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站,研究了磁场强度对Ni-ZrO2复合镀层的微观表面形貌、织构组织、纳米粒子含量、显微硬度和电化学性能的影响。结果表明,随着磁场强度的增加,复合镀层ZrO2复合量、显微硬度呈现先增加后减小的趋势,而基体晶粒尺寸和磨损量与之相反。磁场强度为0.4 T时,复合镀层ZrO2复合量为3.96%(质量分数),晶粒尺寸为17.47 nm,显微硬度为420HV。电场与磁场垂直时产生的磁流体力学效应促进了镀层中ZrO2纳米粒子含量,可细化复合镀层基体晶粒,提高复合镀层显微硬度。Ni-ZrO2复合镀层耐磨性能优异,其磨损量和摩擦系数表现最小。同时,根据极化曲线和阻抗曲线分析数据,复合镀层电化学性能最优。

磁场作用下电流密度对Ni-ZrO2复合镀层性能的影响

在垂直磁场作用下,采用电化学沉积法在45#钢表面制备了Ni-ZrO2复合镀层。研究了电流密度对Ni-ZrO2复合镀层的表面形貌、组织结构、结合力及耐蚀性的影响。结果表明:电流密度对Ni-ZrO2复合镀层的表面形貌、晶粒尺寸、组织结构及耐蚀性均具有明显的影响;当电流密度为3 A/dm^2时,Ni-ZrO2复合镀层晶粒细小、均匀致密,结合力临界载荷最大,耐蚀性最好。

Relationship between dispersibility of ZrO2 nanoparticles in Ni-ZrO2 electroplated nanocomposite coatings and mechanical properties of nanocomposite coatings

Ni-ZrO2 nanocomposite coatings with monodispersed ZrO2 nanoparticles were prepared from the composite plating bath containing dispersant under DC electrodeposition condition. It is found that the morphology, orientation and hardness of the composite coating with monodispersed ZrO2 nanoparticles have lots of difference from the composite coating with agglomerated ZrO2 nanoparticles and pure nickel coating. Especially, the result of hardness shows that only a very low volume fraction (less than 1%) of monodispered ZrO2 nanoparticles in Ni-ZrO2 composite coatings will result in higher hardness of the coating. The hardness of Ni-ZrO2 nanocomposite coatings with monodispersed and agglomerated ZrO2 nanoparticles are HV 529 and HV 393, respectively. The hardness value of the former composite coatings is over 1.3 times higher than that of the later. All these composite coatings are 2 - 3 times higher than that of pure nickel plating (HV 207) prepared under the same conditions.

超声电沉积制备Ni-ZrO_2纳米复合镀层及其结构和性能的研究

制备了纯Ni镀层和Ni-ZrO2纳米复合镀层,并在沉积过程中引入超声波制备了超声Ni-ZrO2纳米复合镀层,对比分析了3种镀层的微观结构及高温抗氧化性、显微硬度、耐磨性。结果表明,超声电沉积Ni-ZrO2纳米复合镀层晶粒尺寸细小,具有良好的高温抗氧化性能、高的显微硬度和优良的耐磨性,并进一步分析了纳米颗粒和超声波在提高镀层性能方面所起的作用。

工艺参数对Ni-ZrO_2纳米微粒复合镀层性能的影响

采用脉冲电源,在铜表面制备了复合镀层,研究了占空比、镀液中ZrO2纳米微粒添加量和脉冲频率对复合镀层的硬度、沉积速率和耐蚀性的影响。结果表明,随脉冲占空比的增加,镀层硬度、沉积速率和耐蚀性能均呈现先增大后减小的趋势;ZrO2纳米微粒的增加使镀层硬度增加,而沉积速率和耐蚀性能为先增大后减小;随脉冲频率的增加,镀层硬度、沉积速率及耐蚀性能均增加。最佳工艺参数应控制占空比为50%、ZrO2纳米微粒质量浓度9g/L、脉冲频率2000Hz。

Ni-ZrO_2复合电镀工艺的研究

研究了Ni ZrO2 复合镀液体系中微粒与镀液间的相互作用。镀液中的电解质NiSO4和NiCl2 对ZrO2 纳米微粒在复合镀液中的悬浮稳定性有很大影响。阴极极化曲线表明纳米微粒的加入改变了基质金属电沉积的过程。以高分子聚电解质作为分散剂 ,利用其在微粒之间形成的空间位阻效应 ,减弱镀液中离子对微粒的聚沉作用 ,得到了均匀分散的ZrO2 纳米微粒的复合镀镍溶液 。

喷射电沉积Ni及Ni-ZrO_2复合镀层的表面形貌和硬度

采用喷射电沉积技术在45钢基体上制备了Ni及Ni-ZrO2复合镀层,并对各种镀层进行扫描电子显微镜(SEM)表面形貌观察、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)晶粒尺寸测定以及镀层显微硬度测定。比较了不同电流密度、温度和纳米颗粒浓度对镀层表面形貌和硬度的影响规律。结果表明:电流密度由0.55A/cm2提高到1.00A/cm2后,镀层表面越粗糙,晶粒尺寸由15nm增大到23nm,显微硬度由571HV降低到364HV;温度由20℃升高到50℃后,表面呈现先变粗糙后变平整趋势,且镀层中Ni含量上升,Fe含量下降,镀层硬度由551HV降低到364HV;ZrO2纳米颗粒质量浓度由0g/L提高到25g/L时,表面仍呈现先变平整后变粗糙趋势,镀层晶粒尺寸由22nm降低到13nm,硬度由384HV提高到521HV。

复合刷镀Ni-ZrO_2工艺与性能研究

复合刷镀 Ni- Zr O2 镀层具有优良的高温性能。对 Ni- Zr O2 复合刷镀工艺中刷镀电压和电流密度 ,刷镀电压与镀层显微硬度的关系进行了研究。镀层的显微硬度、耐热性等性能进行了测试。对镀液中粒子含量对镀层中粒子含量的影响 ,以及时效热处理对硬度的影响进行了分析。

纳米微粒Ni-ZrO_2复合镀层电镀液的制备

选用ZrO2纳米粉,分别采用调节pH值、加入非离子型表面活性剂和离子型复杂大分子表面活性剂制备纳米微粒Ni-ZrO2复合镀层电镀液。研究发现在pH=3时,通过加入一定量的离子型复杂大分子表面活性剂可以得到高分散、高稳定的复合电镀液。

脉冲电沉积Ni-ZrO_2复合镀层形貌的研究

着眼于优选电沉积工艺条件,以期制备出良好形貌的复合镀层,系统考察了峰值电流密度、占空比和微粒的质量浓度对脉冲电沉积Ni-ZrO2复合镀层形貌的影响。结果表明:Ni-ZrO2复合镀层的形貌质量随峰值电流密度的增加和微粒质量浓度的升高呈现出先改善后恶化的趋势,但随占空比的增大逐渐变差。在峰值电流密度7A/dm2,占空比20%,微粒的质量浓度20g/L的条件下,所得Ni-ZrO2复合镀层的形貌质量最优。

复合刷镀纳米Ni-ZrO_2高温耐磨性的研究

复合刷镀纳米Ni-ZrO2 镀层具有优良的高温耐磨性 ,常用于设备在高温下磨损后的修复处理。提出了一种纳米Ni-ZrO2 复合刷镀工艺 ,研究了镀液中纳米ZrO2含量对镀层中的纳米ZrO2 粒子复合量的影响 ,时效热处理与镀层硬度的关系。镀层中的ZrO2 粒子复合量随镀液中ZrO2 含量的增大而增大 ,时效热处理能明显提高镀层的硬度 ,经 40 0℃时效热处理后 ,硬度达最大 ,纳米Ni-ZrO2 复合镀层的高温耐磨性是基材 (4 0Cr钢 )的 5～ 7倍。这是由于复合刷镀层中纳米ZrO2 的存在抑制了晶粒的长大 ,从而提高了镀层的硬度和耐磨性。

添加MoSi_2对Al/Ni-ZrO_2功能梯度热障涂层的结合强度和抗热震性能的影响

在 Al/Ni- Zr O2 功能梯度材料中添加 Mo Si2 后 ,涂层的结合强度和抗热震性能有较大的提高 ,其机理是 :Mo Si2 沉积层细密 ,提高了表层和次表层的结合强度 ,从而提高了涂层的结合强度 ;在高温时 ,Mo Si2 通过化学反应生成 Si O2 填补了裂纹 ,提高了抗热震性能。

Ni-ZrO_2复合镀层的腐蚀摩擦学性能研究

用电镀方法制得Ni-ZrO2 复合镀层 ,研究电镀Ni-ZrO2 复合镀层的结构以及其硬度、耐磨性、抗腐蚀性与电镀电流密度的关系。结果表明 :复合镀层的显微硬度比纯镍镀层硬度成倍提高 ,复合镀层耐磨性比镍镀层提高 2 0 %以上 ;抗腐蚀性提高 70 %以上。X射线衍射结果显示 ,复合镀层由Ni及非晶ZrO2 组成 ,Ni相为面心立方晶体结构 ,晶格常数为 0 .35 3nm ,小于纯镍镀层 ,晶粒尺寸为 2 3.8nm 。

电沉积方法对Ni-ZrO_2复合镀层结构与性能的影响

分别采用机械搅拌-直流电沉积方法、机械搅拌-脉冲电沉积方法和超声波振荡-脉冲电沉积方法制备Ni-ZrO_2复合镀层,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪表征复合镀层的表面形貌和晶相结构,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机检测复合镀层的显微硬度和耐磨性。结果表明:与机械搅拌-直流电沉积和机械搅拌-脉冲电沉积的复合镀层相比,超声波振荡-脉冲电沉积的复合镀层表面平整、致密,晶粒细小,平均晶粒尺寸为(50~100)nm;择优取向发生改变,在(220)晶面呈择优取向,而非(200)晶面;显微硬度明显提高,接近600HV;耐磨性改善,磨损形式为轻微磨粒磨损,磨损量降低,仅为2.29 mg。

一种煤基合成气制合成天然气用Sc_2O_3促进Ni-ZrO_2高效新型甲烷化催化剂

用Sc2O3作为促进剂，研发出一种Sc2O3掺杂的高效新型Ni—ZrO2基催化剂，该催化剂对CO和CO2共甲烷化制合成天然气（SNG）显示出高的活性和优异的热稳定性．在组成经优化的Ni5Zr3Sc1催化剂上，0．1MPa，573K，V（H2）：V（CO）：V（CO2）：V（N2）=75：15：5：5，出口空速GHSV-40000mL／（h·g）的反应条件下，在反应开始之后的20～332h的反应过程中，CO和CO2的转化率一直分别保持在100％和85％的高水平，产物甲烷的选择性一直保持在100％，耐热试验结果显示，在973K下经历24h甲烷化反应、而后降至573K的Niszr3sc。催化剂试样上，（CO＋CO2）的总转化率仍能稳定地保持在80．2％的水平；而不含Sc2O3。的原基质催化剂（NisZra）在经历相同耐热试验过程之后的（CO＋CO2）总转化率骤降至2．7％，暗示其因烧结而失活．催化剂的表征结果证实，可观量的Sc^3＋溶解入ZrO2晶格导致具有c—ZrO2结构的单一C-（Zr-Sc）Oy相的生成并使其稳定化，这类c-（Zr—Sc）O3相与Ni6Zr3Sc1催化剂的高活性，尤其与优良的热稳定性，密切相关．

Ni-ZrO_2金属陶瓷导电性能及力学性能的研究

采用传统粉末冶金法(粉末压坯—烧结)制备了致密Ni-ZrO_2金属陶瓷,并测试了金属陶瓷试样的常温及高温电导率和抗弯强度。采用通用有效介质方程GEM计算得到Ni-ZrO_2金属陶瓷的室温电导逾渗阈值为0. 376,临界指数t为1. 738。当Ni的体积分数小于30%时,金属陶瓷呈离子电导特性,电导率随温度的升高而升高;当Ni的体积分数大于40%时,金属陶瓷呈电子电导特性,电导率随温度的升高而降低。Ni-ZrO_2金属陶瓷的抗弯强度随Ni含量的增加而增加,高温抗弯强度较室温抗弯强度低。

Co-Ni-ZrO_2/活性炭催化CH_4-CO_2重整性能研究

采用共浸渍法制备了系列具有不同Co/Ni质量比的Co-Ni/活性炭(AC),Co-Zr O2/AC和Co-Ni-ZrO_2/AC催化剂,并通过XRD、SEM和BET技术对催化剂进行了表征,采用固定床反应装置研究了其对甲烷二氧化碳重整制合成气的性能。结果表明,8Co-4Ni-ZrO_2/AC催化剂具有较大的比表面积和较小的金属晶粒,并且表现出最佳的催化活性和稳定性;在850℃条件下连续反应1900min,甲烷和二氧化碳转化率都超过95%。

电沉积Ni-ZrO_2复合镀层的耐蚀性能研究

在氨基磺酸盐溶液中获得了纳米Ni镀层和复合结构Ni-ZrO2镀层,两种镀层试样在4%NaCl溶液中进行耐蚀性能测试。利用X射线衍射、扫描电镜技术对镀层进行结构、形貌分析发现,Ni-ZrO2复合镀层表面颗粒更为细小,显微组织更加均匀、致密。腐蚀性能试验表明复合电镀层的耐蚀性优于纳米镍镀层的原因是因为纳米ZrO2颗粒的存在,不仅细化了基质金属的晶粒,同时提高了复合电镀层表面的化学稳定性,提高了腐蚀电位。