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。

磁场强度对磁场-电沉积Ni-TiN镀层的影响

采用磁场-电沉积方法在40Cr表面制备Ni-TiN镀层,利用显微硬度计、扫描电镜、EDS能谱仪等仪器研究磁场强度对Ni-TiN镀层的显微硬度、表面形貌、TiN粒子复合量及镀液电流效率的影响。结果表明:当磁场强度为0.9 T时,镀层显微硬度达到最大值,为730HV;TiN粒子复合量的质量分数达到最大值,为3.6%;电流效率达到最小值,为73%。SEM分析表明,当磁场强度为0.5 T时,Ni-TiN镀层的晶粒尺寸较大,表面较粗糙;当磁场强度为0.9 T时,镀层表面较平整,晶粒显著细化。

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。

汽车缸套表面磁场辅助电沉积Ni-SiC纳米复合镀层研究

在汽车缸套表面使用磁场辅助电沉积法制备Ni-SiC纳米复合镀层。利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)对Ni-SiC纳米复合镀层的表面结构及成分进行研究。当镀液中SiC含量为6 g/L时,SiC纳米粒子团聚倾向最小,Ni-SiC纳米复合镀层表面平整、紧密。当SiC纳米颗粒含量为6 g/L时,Ni-SiC纳米复合镀层表面颗粒粒径进一步减小,并均匀分布于镀层表面。XRD分析可知,在汽车缸套表面镀层中存在Ni晶粒和SiC粒子。当镀液中SiC纳米颗粒含量为6 g/L时,Ni-SiC镀层中Ni晶粒和SiC粒子的平均晶粒尺寸分别为50.62 nm和39.32 nm。

磁场辅助射流电沉积Ni-SiC纳米复合镀层耐蚀性的研究

采用磁场辅助射流电沉积方法在45#钢表面制备了Ni-SiC纳米复合镀层,并研究了镀层的表面形貌、耐蚀性及物相组成。结果表明:当电流密度为4 A/dm2时,镀层的腐蚀失重最小为3.2 mg/cm2;当磁场强度超过0.8 T后,镀层的腐蚀失重基本保持不变;当喷射速率达到3 m/s时,镀层的腐蚀失重最小为3.5 mg/cm2。经SEM分析可知,当磁场强度达到0.8 T时,腐蚀产物最少,晶间腐蚀较轻。由极化曲线及电化学阻抗谱分析可知,当磁场强度达到0.8 T时,镀层的耐蚀性最好。由XRD分析证实了Ni、SiC两相的存在,并且随着磁场强度的增加,衍射峰变矮、变宽,说明镀层晶粒细化,改善了镀层的耐蚀性。

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。

Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层的组织及摩擦性能研究

以40Cr钢为基体,用磁场-脉冲电沉积法制得Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层。用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)观察镀层表面形貌和微观结构并分析元素组成,用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机对镀层进行纳米压痕硬度和摩擦磨损性能研究。结果表明:无磁场时制得镀层间隙较大、晶粒团簇生长,Al_(2)O_(3)纳米颗粒呈不规则的几何形状散落在镀层中。0.2 A/m时制得镀层形貌光滑平整、组织致密,Al_(2)O_(3)纳米颗粒呈球形紧密吸附在Ni离子周围,此时镀层纳米压痕硬度最高,为6.26 GPa,磨损量最低,为0.3 mg。晶粒生长优选取向为(111)、(220)和(200)平面。磁流体动力学效应可消除自然对流影响,并增强离子传质速率,提高镀层的硬度和耐磨性能。磁化能可加快位错向摩擦表面运动,促进摩擦表面氧化,使磨屑细化和氧化,利于增强摩擦副的摩擦学性能。Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层的磨损机理为黏着磨损。