N_2流量对反应共溅射TiN/Ni纳米复合膜结构和结合强度的影响

以高纯Ti和Ni为靶材,在不同N_2气流量下反应磁控共溅射了TiN/Ni纳米复合膜,采用原子力显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、场发射扫描电镜和划痕试验研究了N_2气流量对复合膜微结构、界面结合力和摩擦系数的影响。结果表明,共溅射TiN/Ni纳米复合膜组织细小、表面光滑、致密。TiN为fcc结构,其择优取向为(111)面。随N_2气流量增加,复合膜孔隙率、晶粒尺寸和沉积速率均出现不同程度的下降;而膜表面粗糙度先减小后增大,界面结合力则先提高后下降。本实验条件下,在N_2气流量为16mL/min时所沉积的复合膜表面粗糙度最小、界面结合力最好,分别为2.75nm和44.6N,此时复合膜的摩擦系数最低,为0.14。

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%。

电流密度对氨基磺酸盐镀液电沉积纳米TiN/Ni复合镀层性能的影响

以添加有纳米TiN颗粒的氨基磺酸盐镀液为基础镀液,采用超声-脉冲电沉积的方法在45钢表面制备了纳米TiN/Ni复合镀层,分析了电流密度对其微观形貌、显微硬度以及表面TiN含量及分布的影响。结果表明:当电流密度在2~5A·dm^(-2)时,复合镀层结构致密且厚度均匀,其厚度随电流密度的增大而增加;随着电流密度的增大,复合镀层表面晶粒先细化后长大,显微硬度先提高后降低,当电流密度为4A·dm^(-2)时,镀层表面平整,表面和截面硬度均达到最大,分别为677,763HV;复合镀层表面TiN的含量随电流密度的增大先增加后减少,当电流密度为4A·dm^(-2)时,其含量最高且分散均匀。

TiN/Ni-W复合涂层的滑动磨损特性

研究了 3Cr2 W8V基体上电刷镀 Ni- W中间层和离子镀 Ti N复合涂层的滑动磨损特性 ,并分析了涂层的磨损机理 .结果表明 :由于 Ti N沉积过程中的温度效应 ,混合晶态的电刷镀 Ni- W层发生晶化和析出强化 ,并形成界面扩散层 ,从而使 Ti N复合涂层的结合力和硬度明显提高 ;Ni- W中间层对 Ti N涂层起到有力的支撑作用 ,Ti N/ Ni- W复合涂层的耐磨性优于 Ti N单层 ,且明显优于 3Cr2 W8V基体和 Ni- W涂层 ;涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳剥落 ;当试验载荷从 490 N到 980 N时 ,涂层的磨损率上升 ,而当载荷从 980 N上升到 1470 N时 ,涂层的磨损率下降 .这是由于磨损机制发生变化所致 ,前者以磨粒磨损为主 。

基体偏压对反应共溅射TiN/Ni纳米复合膜力学性能的影响

以高纯Ti和Ni为靶材,在不同偏压下利用反应磁控共溅射法制备了TiN/Ni纳米复合膜,采用X射线衍射、纳米压痕和划痕试验研究了偏压对复合膜相结构和力学性能的影响.结果显示,反应共溅射TiN/Ni纳米复合膜由fcc-TiN和Ni组成,其择优取向与偏压有关.随负偏压增加,复合膜晶粒尺寸逐渐减小,硬度、弹性模量、H/E、H^3/E^2和膜基结合力则先增加后下降.在偏压为-80V时所沉积的复合膜具有最好的力学性能,其硬度为(19.2±0.4)GPa、弹性模量为(311.0±5.0)GPa、H/E为0.062、H^3/E^2为0.073GPa,膜基结合力为45N.

电流作用方式对纳米TiN/Ni复合镀层组织与力学性能的影响

采用添加了纳米TiN的氨基磺酸镍系镀液,利用超声电沉积方法在45钢基体上制备了纳米TiN/Ni复合镀层,对比研究了直流、单脉冲、正负脉冲等3种电流作用方式对镀层表面形貌、纳米TiN含量及分布、界面结合力、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:与直流电沉积相比,脉冲电沉积镀层的晶粒细小、表面平整、表面裂纹少、界面结合力高,且正负脉冲电沉积的界面结合力高于单脉冲电沉积的;脉冲电沉积更易沉积纳米TiN粒子,且正负脉冲电沉积TiN的沉积速率大于单脉冲的;正负脉冲电沉积镀层的显微硬度最高,摩擦磨损性能最佳,直流电沉积的最差。

基体温度对反应共溅射TiN/Ni纳米复合膜结构和耐蚀性的影响

为研究基体温度对纳米复合膜结构和耐蚀性的影响,以Ti和Ni为靶材,利用反应磁控共溅射技术在100~400℃温度下沉积了Ti N/Ni纳米复合膜,采用XRD、XPS、AFM、FESEM/EDS、电化学技术和划痕试验表征研究复合膜的微结构、耐蚀性和膜基结合力。结果表明:该膜含有面心立方的Ti N和Ni相,其择优取向由低温时的Ti N(111)面转变为高温时的Ti N(200)面。随温度增加,复合膜晶粒尺寸和均方根表面粗糙度先减小后增大,并在温度200℃时达最小。复合膜的界面结合力随温度增加先增大后下降,在300℃时达最大。复合膜具有优异的耐蚀性,其中300℃沉积的膜层腐蚀电流密度最小,较304不锈钢基体约小1个数量级。增加Ni含量有利于提高复合膜的耐蚀性。Ti N/Ni纳米复合膜的腐蚀形式为薄膜的局部脱落,穿膜针孔等结构缺陷是引起Ti N/Ni纳米复合膜腐蚀失效的根本原因。

Microstructure and properties of TiN/Ni composite coating prepared by plasma transferred arc scanning process

The TiN/Ni composite coatings were deposited on 7005 aluminium alloy by high speed jet electroplating and then processed with plasma transferred arc(PTA)scanning process.The microstructure,microhardness and friction coefficient of PTA scanning treated specimens were investigated.It is shown that the PTA scanning treated specimens have a rapidly solidified microstructure consisting of the uniformly distributed TiN phase and fine Al3Ni2 intermetallic phases.The composite coating has an average microhardness of approximately HV 800.The friction coefficient of PTA scanning treated specimens(oscillated at around 0.25)is considerably lower than that of TiN/Ni composite coating(oscillated at around 0.35).The corrosion behavior of the composite coating in 3.5%NaCl solution at room temperature was also determined using a potentiostat system.In comparison with the corrosion potentialφcorr of-0.753 V for 7005 aluminium alloy,the corrosion potentials for TiN/Ti composite coating and PTA scanning treated specimen are increased by 0.148 V and 0.305 V,respectively.The PTA scanning treated specimen has the lowest corrosion current density Jcorr as well as the highest corrosion potentialφcorr,showing an improved corrosion resistance compared with 7005 aluminium alloy.

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。

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%。

脉冲电沉积纳米Ni-TiN复合镀层

为了改善基体的耐磨性能,采用脉冲电沉积法,在不锈钢基体上制备纳米Ni-TiN复合镀层.研究了TiN粒子浓度、电流密度及搅拌速度等对复合镀层磨损量的影响.利用高分辨电子显微镜对复合镀层进行观察,并进行腐蚀试验测试.结果表明:纳米Ni-TiN复合镀层的最佳工艺参数为TiN粒子的浓度4 g/L,电流密度4 A/dm2,搅拌速度2000 r/min.在纳米Ni-TiN镀层中,纳米TiN粒子的直径均不超过50 nm,镍晶粒得到细化;且该复合镀层具有优良的耐腐蚀性.

TiN(Ni) 对 GPS Si_3N_4 复合材料导电性能的影响

本文研究了ＴｉＮ（Ｎｉ）对ＧＰＳＳｉ３Ｎ４复合材料导电性能的影响。实验结果表明：添加ＴｉＮ粒子可显著降低Ｓｉ３Ｎ４复合材料的电阻率；Ｎｉ的加入对降低Ｓｉ３Ｎ４复合材料的电阻率有一定的作用。选择电阻率小于１Ω·ｃｍ的试样进行电火花加工，加工性能良好。

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。

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%。

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。

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。

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。

电刷镀Ni-W过渡层与离子镀TiN复合涂层的结合力和磨损特性

研究了 3Cr2W 8V基体电刷镀Ni W过渡层和离子镀TiN复合涂层的结合力及强化机理。利用XRD、SEM和TEM分析了涂层结构 ,用划痕法测定了涂层结合力 ,并测定和分析了涂层的磨损特性。结果表明 :由于TiN沉积过程中的温度效应 ,混合晶态的电刷镀Ni W层发生晶化和析出强化 ,并形成界面扩散层和双层复合 ,从而使TiN复合涂层的结合力和硬度明显提高 ;Ni W过渡层对TiN涂层起有力的支撑作用。Ni

超声-电沉积纳米Ni-TiN复合镀层及其表征

采用超声-电沉积法制备了纳米Ni-TiN复合镀层。通过实验分析,确定出制备纳米Ni-TiN复合镀层的最佳工艺参数,利用扫描电镜(SEM)和高分辨电子显微镜(HREM)观察复合镀层的表面形貌和显微组织。结果表明:镍晶粒和TiN颗粒都是以纳米数量级尺寸的形式存在于该复合镀层中。

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。