Additive effects on tin electrodepositing in acid sulfate electrolytes

The effects of additives on the stannous reduction of an acid sulfate bath were investigated using cyclic and linear sweep voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy （EIS）, and microstructure analysis. In the absence of additives, tin coatings are rough, and the tin electrodepositing is a single-step reduction process accompanied by hydrogen gas evolution. The addition of tartaric acid produces a slight reduction in the peak current of stannous reduction and has an appreciably positive effect on the stability of the acidic tin bath. Both benzylidene acetone and polyoxyethylene octylphenol ether hinder the stannous reduction and greatly suppress the hydrogen gas evolution. Formaldehyde slightly decreases the peak current density of stannous reduction and serves as an auxiliary brightener in the acid sulfate bath. The presence of mixed additives greatly suppresses the stannous reduction and hydrogen gas evolution and consequently produces a significantly smoother and denser tin coating. The （112） crystal face is found to be the dominant and preferred orientation of tin deposits.

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%。

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。

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。

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。

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。

多场耦合参数对电沉积Ni-TiN纳米镀层性能的影响

利用多场耦合电沉积技术制备Ni-TiN纳米镀层,获得良好的高硬度、耐磨性好的复合镀层材料。研究多场耦合沉积的主要参数阴极电流密度、超声波功率和磁场强度对显微硬度、耐磨性的影响。结果表明,随镀液中磁场强度、阴极电流密度和超声波功率的增加,Ni-TiN纳米镀层中的显微硬度呈先增加后减小的变化趋势,而镀层的磨损量与之相反。多场耦合电沉积的最优工艺参数组合为阴极电流密度1.5 A/dm^2、超声波功率200 W、磁场强度0.6 T。在最佳工艺参数下制备的Ni-TiN纳米镀层表面粗糙程度较小,晶粒较细致,组织均匀度较好。

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。

氯化胆碱−乙二醇低共熔溶剂中锡沉积的电化学行为

[目的]研究氯化胆碱与乙二醇物质的量比为1∶3的低共熔溶剂(用ChCl-3EG表示)中Sn(Ⅱ)电沉积的电化学行为及所得Sn镀层的耐蚀性,并将测试结果与氯化胆碱与乙二醇物质的量比为1∶2的体系(用ChCl-2EG表示)进行对比。[方法]先通过循环伏安法研究了Sn(Ⅱ)在ChCl-3EG体系中的电化学还原过程,研究了温度和主盐浓度对其电化学行为的影响。采用计时电流法研究了该体系中锡的形核生长机理,通过塔菲尔极化曲线测试研究了所得Sn镀层的耐蚀性,使用扫描电镜分析了Sn镀层的微观形貌。[结果]Sn(Ⅱ)在ChCl-3EG体系中的电化学还原是受扩散控制的不可逆过程。Sn(Ⅱ)在60℃的ChCl-3EG体系中的扩散系数为1.22×10^(−6)cm^(2)/s,与在ChCl-2EG体系中的扩散系数接近,但前者的扩散活化能明显更低。Sn(Ⅱ)的电结晶过程为三维瞬时形核,适当增大阴极电流密度有利于提高Sn镀层的耐蚀性。[结论]Sn(Ⅱ)在物质的量比为1∶3的氯化胆碱−乙二醇体系中更容易还原,能耗更低,得到的Sn镀层具有优异的耐蚀性,可作为电沉积或电解精炼锡的电解液。

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。

超声辅助脉冲电沉积Ni-TiN复合镀层制备工艺研究

采用超声辅助脉冲电沉积方法在45#钢表面制备NI-TiN复合镀层。。利用X射线衍射仪(XRD)对复合镀层的物相组成进行检测分析,并利用原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)对Ni-TiN复合镀层的立体表面形貌及晶粒的分布进行观察分析。结果表明:当超声波功率为300 W时,所制备的Ni-TiN纳米复合镀层衍射峰强度最高,且含有Ni、TiN两相,Ni晶粒得到显著细化,TiN纳米颗粒分布较为均匀,无显著团聚现象发生。

灭茬刀具刃口表面制备Ni-Co-TiN复合镀层的组织与性能

为了提升灭茬刀具的表面硬度及耐腐蚀性能,进而延长其使用寿命,文中采用超声辅助喷射电沉积法在灭茬刀具常用45钢表面制得Ni-Co-TiN复合镀层。通过正交试验方法,确定镀层制备的最优工艺参数。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)测试镀层的微观结构、表面形貌、相结构及元素组成,并采用显微硬度计和电化学工作站对镀层显微硬度和耐腐性能进行测试。正交试验结果表明,Ni-Co-TiN复合镀层制备的最优工艺参数为:镀液喷射速度4 m/s,超声波功率120 W,TiN纳米粒子含量10 g/L,极间距8 mm。采用最优工艺参数制备的Ni-Co-TiN复合镀层,其镍晶粒尺寸得到明显细化,TiN粒子弥散分布于镀层中。该镀层的显微硬度高达489.82 HV,其自腐蚀电位为-0.342 V和自腐蚀电流密度为2.15×10^(-6)A/cm^(2)。

超声-电沉积Ni-TiN纳米镀层制备及表征研究

通过超声-电沉积方法,在45钢基体表面制备Ni-TiN纳米镀层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度及电化学工作站对Ni-TiN镀层的表面形貌、显微硬度以及耐腐蚀性能进行研究。结果表明:当超声波功率为200 W时,镀层表面颗粒组织进一步细化,且起伏较小,表面较为平整,其显微硬度达到最大值,为735.7HV;采用超声波功率为100 W和200 W制备的Ni-TiN纳米镀层,其腐蚀电流分别为1.549×10-4A/cm^2和6.368×10-5A/cm^2,TiN粒子平均粒径分别为83.1 nm和69.8 nm。

多场耦合沉积Ni-TiN纳米镀层的制备及表征

采用超声波场、磁场及电场等多场耦合电沉积方法,在40Cr钢表面制备Ni-TiN纳米镀层。使用扫描电子显微镜、高分辨率电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机研究Ni-TiN纳米镀层的表面形貌、显微组织、物相组成及耐磨性能。结果表明:当多场耦合工艺参数TiN纳米粒子的质量浓度为8 g/L、阴极电流密度为2.5 A/dm2、脉冲占空比为40%、超声波功率为200 W、磁场强度为0.8 T,Ni-TiN纳米镀层表面较为平整,TiN粒子在镀层中均匀分布,镍晶粒明显细化,镀层表面粗糙度Ra为24.645 nm;在此工艺参数下,Ni-TiN纳米镀层的摩擦因数值最小,为0.35,其磨损量达到最小值,为50.8 mg,说明该镀层具有良好的耐磨性能。

低温熔融盐体系电沉积制备铝锡合金

以AlCl_(3)-NaCl-KCl低温熔融盐体系作为电解质,无水SnCl_(2)作为原料,对电沉积制备Al-Sn合金进行研究。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析合金产物的形貌和成分组成;通过极化曲线法和摩擦磨损实验对合金产物的耐蚀性和耐磨减摩性进行检测分析;通过维氏硬度计和涂层附着力自动划痕仪对合金产物的硬度与膜基结合力进行表征。结果表明:当SnCl_(2)添加量为0.04~0.08 g时可制备出锡含量为10%~18%的中锡铝合金,最佳沉积温度为160~200℃、沉积时间为40~50 min、电流密度为40~50 mA/cm^(2);随镀层中锡含量的提高,其耐蚀性逐渐变差,而耐摩擦磨损性能先提高后降低,并在SnCl_(2)添加量为0.06 g,即镀层中锡的含量为14 wt%时有最佳摩擦磨损性能;沉积温度对合金镀层的硬度及结合力有很大影响,随沉积温度的升高,合金镀层的膜基结合力和硬度均呈现先提高后降低的趋势,当沉积温度为200℃时,其结合力和硬度最佳。

Ni/Ni-TiN双层复合镀层制备及性能研究

为改善金属材料的显微硬度、耐磨性及耐蚀性等,采用超声-脉冲电沉积方法在45钢表面分别制备Ni-TiN和Ni/Ni-TiN双层复合镀层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及电化学测试技术研究其表面形貌、组织成分和耐蚀性能。结果表明:与Ni-TiN镀层相比,Ni/Ni-TiN双层镀层胞状组织更加致密,晶胞间结合的更加紧密,孔隙更少,其孔隙密度可达到1.9个/cm2;Ni/Ni-TiN双层镀层的Ecorr向正偏移,达到最大值为-0.22 V,Icorr向负偏移,达到最小值为1.59×10-5A/cm2,表明Ni/Ni-TiN双层复合镀层有较好的耐蚀性;Ni/Ni-TiN双层镀层腐蚀初期,以均匀腐蚀为主,随腐蚀时间的延长,镀层腐蚀速率加快,由点蚀过渡到局部腐蚀状态;Ni/Ni-TiN双层镀层表面先出现腐蚀点,其直径不超过5.11μm。

超声辅助脉冲电沉积Ni-TiN复合镀层的结合力和耐蚀性

超声辅助脉冲电沉积综合了超声波空化效应的解团聚和搅拌作用以及脉冲电流瞬时电流密度高、电流参数可控等特点,是制备纳米复合镀层的有效方法。采用超声辅助脉冲电沉积技术制备了Ni-TiN纳米复合镀层,并用扫描电镜及能谱分析系统、显微硬度计、划痕仪和电化学工作站研究了Ni-TiN复合镀层的微观结构、结合力和耐蚀性。结果表明:电流密度、脉冲占空比和超声功率对复合镀层中TiN复合量有一定影响。当电流密度为4 A/dm^(2),占空比为40%,超声功率为300 W时,复合镀层中TiN粒子复合量为9.98%(质量分数),显微硬度值为741 HV,复合镀层表面晶粒细小、平整致密,复合镀层与基底结合良好,结合力为704.77 MPa;同时复合镀层表现出较优的耐腐蚀性能。

超声-射流电沉积Ni/Co-TiN纳米镀层的工艺参数优化及性能研究

为提升40Cr钢的力学性能,采用超声-射流电沉积法在其表面制得Ni/Co-TiN纳米镀层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)测试镀层的表面形貌、元素组成及相结构,并采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站对镀层显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能进行测试。随着镀液中TiN纳米粒子浓度、射流速度或超声波功率的增大,Ni/Co-TiN纳米镀层的显微硬度均呈现先提高后降低的变化趋势。由正交试验结果可知,镀层制备的最优工艺参数组合为:射流速度4 m/s,超声波功率120 W,TiN纳米粒子浓度10 g/L。该工艺参数组合下制备的Ni/Co-TiN纳米镀层的表面形貌平整致密,Ni/Co晶粒尺寸得到明显细化,TiN粒子弥散分布其中;镀层的显微硬度高达689.82 HV,其摩擦系数较小且磨损失重较少,镀层自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.338 V和2.13×10^(-6)A/cm^(2)。

工艺参数对Ni-TiN纳米复合镀层形貌的影响

采用超声波-双脉冲电沉积法,在不锈钢基体上制备Ni-TiN纳米复合镀层.研究了超声波功率、脉冲电源参数、TiN的质量浓度等工艺参数对复合镀层表面形貌的影响.得到最佳的工艺参数为：TiN 10 g/L,镀液温度40～50℃,pH值3.5～4.0,正向脉冲电流密度5 A/dm2,反向脉冲电流密度0.5 A/dm2,占空比1/2,超声波功率200W.

On the Role of Boric Acid in the Copper-Tin Alloy Bath

The role of boric acid in the copper tin alloy bath has been investigated by means of the cathodic polarization curves,cyclic voltammograms,rate of alloy electrodeposition and morphological analysis of deposits.The results indicate that the presence of boric acid in weak acidic solution for electrodeposition of Cu Sn alloy raises the overvoltage of hydrogen discharge and lowers the overvoltage of Cu,Sn and Cu Sn alloy deposition on the Pt,and accelerates the rate of depostion.Boric acid was adsorbed on the surface of cathode and inhibited reduction of hydrogen,then the adsorbed boric acid promoted electrodeposition of metals as a catalyzator.However,as the concentration of boric acid is more than 0.50 mol/L,the above effect was weakened due to the complexation reaction between the excessive boric acid and metallic ions.