铀部件表面复合镀层的界面力学行为研究

针对铀部件表面复合镀层界面结合强度较低,甚至出现局部脱落或开裂问题,在磁控溅射沉积工艺下复合镀层界面特性研究的基础上,建立了镀层界面力学行为研究的数值模型,研究了沉积温度、镀层材料性能,以及构件尺寸等对Al/Ti、Al/Al_(2)O_(3)复合镀层界面力学行为的影响。结果表明,沉积温度超过300℃时,外镀层界面会出现较大的应力波动,会直接影响到复合镀层的界面结合强度。因此,Al/Ti、Al/Al_(2)O_(3)复合镀层的沉积温度应不超过300℃。与复合镀层Al/Ti相比较,复合镀层Al/Al_(2)O_(3)不仅能够提高Al镀层和基体界面的结合力,还能够降低界面处的应力波动,将是进一步改善铀及铀合金耐蚀性和耐磨性的主要研究方向。

单脉冲电沉积Ni-纳米TiC-氧化石墨烯复合镀层结构及磨损性能

本研究利用单脉冲电沉积技术在Q235钢表面制备了一种新型的Ni基减摩耐磨三元复合镀层,首先通过研究氧化石墨烯(GO)浓度对Ni-纳米TiC基复合镀层形貌、镀速及硬度的影响确定了最佳的GO添加量,然后利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和X射线光电子能谱仪(XPS)等设备对三元复合镀层的结构进行了表征。最后与Ni-纳米TiC复合镀层等进行了对比,研究了三元复合镀层的硬度及耐磨损性能。结果表明:镀液中GO的最佳质量浓度为200 mg/L。此时,Ni-纳米TiC-GO复合镀层的表面均匀致密,粗糙度值Ra=3.087μm。XRD和拉曼光谱等分析结果表明纳米TiC和GO成功复合到Ni基镀层之中。Ni-纳米TiC-GO复合镀层的硬度为726.3HV,约是Ni-纳米TiC复合镀层(463.8HV)的1.5倍。Ni-纳米TiC-GO复合镀层的平均摩擦系数为0.108,相比于Ni-纳米TiC复合镀层(0.285),其具备更好的减摩耐磨性能。

电刷镀制备银/银-石墨烯复合镀层及其性能

在KI体系中采用电刷镀方法在铜基体上制备了银/银-石墨烯复合镀层,研究了镀液中石墨稀含量对所制备复合镀层附着力、接触电阻、物相、耐蚀性和耐磨性的影响。结果表明:纯银镀层和复合镀层的附着力都达到标准要求;在NaCl和H_(2)SO_(4)腐蚀介质中,复合镀层的腐蚀速率均小于纯银镀层,在NaOH腐蚀介质中则相反;复合镀层的平均摩擦因数和磨损率最低,分别为0.274和5.68×10^(-6)mg/(m·N),远小于纯银镀层,接触电阻与纯银镀层相差不大。

泡沫基材-Ni-石墨烯复合镀层制备及电催化析氢性能研究

目的 采用电沉积技术在泡沫基材上沉积制备Ni-石墨烯复合镀层,期望借助泡沫基材的三维多孔结构和石墨烯的超高比表面积来改变复合材料的表面状态,进而获得高镀层的电催化析氢性能。方法 采用电沉积技术将石墨烯作为第二相粒子沉积,制备了泡沫基材-Ni-石墨烯复合电极,通过SEM和EDS研究了其微观形貌及成分,并利用电化学工作站完成了镀层电极的极化曲线、交流阻抗和电解水稳定性测试,使用控制变量法探究了镀层厚度、镀液石墨烯浓度和基材形貌对镀层电催化析氢活性的影响。结果 SEM和EDS表征发现,镀层表面形貌受镀液中石墨烯浓度影响较大,石墨烯作为第二相嵌入镀层后,明显改变了复合镀层的表面形貌,其存在形态为颗粒状,在150 mg·L^(–1)时颗粒堆积最多。进一步利用电化学分析技术探究了镀层厚度、镀液石墨烯浓度和基材形貌对电极电催化析氢性能的影响,发现在一定范围内,不同厚度镀层的电催化析氢活性基本相同;石墨烯质量浓度为150mg·L^(–1)时制得的电极的电催化析氢性能最优,析氢过电位为211.2m V(vs.RHE),且电解水稳定性良好;泡沫基材镀层的电催化析氢活性明显优于平板基材镀层。结论 石墨烯的引入和泡沫基材三维多孔结构均增大了复合镀层的比表面积,是电极表现良好的电催化析氢活性的关键。

结构钢电沉积Co-W/CeO_(2)复合镀层及其性能研究

选择CeO_(2)颗粒作为复合相,利用电沉积技术在普通结构钢表面制备出Co-W/CeO_(2)复合镀层,并研究镀液中CeO_(2)颗粒浓度对复合镀层的微观形貌、化学成分、结合力、硬度、耐磨性能以及高温抗氧化性能的影响。结果表明:Co-W/CeO_(2)复合镀层与基体结合牢固,表面分布着类似胞状的晶粒团聚体,其化学成分为Co、W、Ce和O元素。随着镀液中CeO_(2)颗粒浓度从2 g/L升高到15 g/L,复合镀层的晶粒团聚体尺寸差异先减小后增大,吸附在晶粒团聚体表面及边界处的CeO_(2)颗粒量先增多后减少,导致复合镀层的硬度、耐磨性能和高温抗氧化性能都呈先增强后下降的趋势。当镀液中CeO_(2)颗粒浓度为8g/L时,Co-W/CeO_(2)复合镀层的晶粒团聚体大小较为均匀,具有良好的致密性,其表面粗糙度仅为0.39μm。该复合镀层的硬度较Co-W合金镀层增大约76 HV,表现出良好的耐磨性能和高温抗氧化性能,摩擦系数和氧化增重量仅为0.43和0.74mg/cm^(2)。

铜表面镍/银/铑复合镀层的制备及其耐腐蚀性研究

采用化学镀和电沉积的方法在紫铜片上制备了镍/银/铑复合镀层。使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察镍/银/铑复合镀层的微观结构;通过X射线能谱分析(EDS)检查镀层的化学组成;采用X射线衍射仪器(XRD)表征镀层的相结构和晶体结构;利用酸性盐雾实验测试了不同镍镀层厚度的镍/银/铑复合镀层在盐雾环境下的耐蚀性能。结果表明:各镀层之间结合紧密,镀层表面平整无孔隙;在其它条件相同的情况下,镍镀层厚的复合镀层的耐蚀性优于镍镀层薄的复合镀层。

旋翼轴用Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层的制备与摩擦学性能

针对国内航空传动系统翻修间隔时间短的不足,以硬质颗粒Al_(2)O_(3)和润滑材料PTFE作为微粒,采用电刷镀技术在旋翼轴常用过渡层金属材料T2紫铜片表面,制备Ni−Al_(2)O_(3),Ni−PTFE,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层,采用扫描电镜、显微硬度仪表征分析镀层微观形貌、元素含量分布及硬度;采用自制的销盘式摩擦磨损试验机对镀层试样进行摩擦磨损试验,探究镀层摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:随Al_(2)O_(3)颗粒含量的提高,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层表面微晶单元尺寸减小,硬度提高,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(3∶1)显微硬度最大为236 HV,相比于Ni−PTFE复合镀层提升约66%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层结合了Al_(2)O_(3)和PTFE两者的优势,在具有减摩的同时,还具有良好的耐磨性能,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(1∶1)复合镀层的减摩性能最优,相比于Ni−Al_(2)O_(3)其摩擦系数降低约52%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(3∶1)复合镀层的耐磨性能最优,相比于Ni−PTFE其磨损率降低约85%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层的磨损形式主要是机械磨损,存在轻微的氧化磨损和黏着磨损,复合镀层表面微凸体的塑性变形可为摩擦表面提供润滑膜,其中PTFE是自润滑颗粒,Al_(2)O_(3)颗粒起到支撑与强化的作用,保护镀层免受磨损。

卫星天线复合材料的模具金属镀层影响因素研究

面向航天领域的卫星天线,为提高天线复合材料的性能,采用模具金属镀层的方法实现复合材料表面金属化。在实际工艺试验中影响金属涂层的因素众多,按照子系统组成划分方法,对模具金属镀层转移法工艺中的影响因素简要归纳,并进一步分析金属丝送丝速度、喷枪运动参数、空间环境等多种因素对金属涂层的影响;研究了移动机器人子系统中的参数,得出涂层厚度随喷枪运动中速度、距离、间距变化关系,为实际工艺提取主要参数设计试验提供参考。

Al_(2)O_(3)膜对高温环境下NiCrAlY-SiC复合镀层内部反应的阻隔及涂层耐磨性研究

为了解决以SiC颗粒为磨料的叶尖耐磨复合镀层在高温工况下SiC与涂层中Ni元素反应导致涂层耐磨性下降等问题,采用化学气相沉积(chemicalvapor deposition,CVD)工艺方法在SiC颗粒表面制备了Al_(2)O_(3)膜以阻隔SiC与涂层中Ni元素的反应。研究了0.5~1.0μm和5.0~10.0μm这2种厚度范围的Al_(2)O_(3)膜对NiCrAlY-SiC@Al_(2)O_(3)叶尖耐磨镀层中SiC颗粒与NiCrAlY镀层在1100℃高温环境下反应的阻隔效果,并测试了2种Al_(2)O_(3)膜厚度的NiCrAlY-SiC@Al_(2)O_(3)叶尖耐磨镀层在1100℃高温环境下保温500 h后的耐磨性。结果显示,5.0~10.0μm厚度的Al_(2)O_(3)膜可有效阻隔SiC颗粒与NiCrAlY镀层的高温反应,使NiCrAlY-SiC@Al_(2)O_(3)涂层在1100℃高温环境下保持良好的耐磨性,并与ZrO2陶瓷封严涂层形成良好的对磨匹配效果。

脉冲电沉积CoW/ZrO_(2)复合镀层的力学性能研究

研究了镀液中ZrO_(2)纳米颗粒添加量对COW/ZrO_(2)复合镀层质量和摩擦磨损性能的影响。采用单因素试验法,在一定条件下改变镀液中ZrO_(2)纳米颗粒的添加量从而获得不同的COW/ZrO_(2)复合镀层。用扫描电子显微镜SU5000观察镀层表面形貌,用X射线衍射和表面分析仪P7分别检测镀层的微观结构、厚度和表面粗糙度,研究镀层表面质量随镀液中ZrO_(2)纳米颗粒添加量的变化规律并测试镀层的摩擦学性能。试验结果表明:在一定条件下镀液中ZrO_(2)纳米颗粒的添加量对复合镀层质量的影响存在最优值,镀液中ZrO_(2)含量的变化对于镀层磨损率的减小存在最优值。采用脉冲电沉积法制备COW/ZrO_(2)复合镀层的过程中,ZrO_(2)纳米颗粒添加量为9g/L时复合镀层的表面质量和耐磨性最好。

Ni-P/纳米SiC复合镀层制备及性能研究

以45钢为基体材料,在其表面制备了Ni-P/纳米SiC复合镀层,研究了复合镀层的微观结构及热处理性能。结果表明:Ni-P/纳米SiC复合镀层由细小的胞状物构成,胞状物均匀致密,完全包覆于基体表面,复合镀层表面未见孔洞等缺陷。镀层由Ni、P、Si、C等元素构成,弥散分布Si元素、C元素来自镀层中SiC粒子。热处理后,复合镀层显微硬度、耐腐蚀性优于热处理前的复合镀层。

《金属及其他无机覆盖层 电沉积镍-陶瓷复合镀层》国家标准发布

《金属及其他无机覆盖层 电沉积镍-陶瓷复合镀层》国家标准(GB/T 43659-2024)于2024年3月15日正式发布。该标准由TC57(全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会)归口,TC57SC1(全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会电镀与精饰分会)执行,主管部门为中国机械工业联合会。拟实施日期:2024-10-01。主要起草单位有武汉材料保护研究所有限公司、合肥华清方兴表面技术有限公司、广州三孚新材料科技股份有限公司等,主要起草人有张德忠、赵涛、毛祖国、易娟等。

Ni-氧化石墨烯纳米复合镀层的力学及抗腐蚀性能研究

目的探究镀液中氧化石墨烯(GO)含量对于Ni-GO复合镀层的组织结构、力学性能、耐腐蚀性能的影响,并以此来确定GO的添加量。方法采用电沉积技术制备Ni-GO复合镀层,并采用正交试验的方法找到Ni-GO复合镀层的优化制备工艺。通过SEM、EDS、XRD、XPS、拉曼等技术对GO和制备的Ni-GO复合镀层的形貌、组织结构进行表征分析,采用硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站等对Ni-GO复合镀层的力学性能及耐蚀性进行分析。结果采用正交试验的方法得到了Ni-GO复合镀层优化制备工艺条件,GO质量浓度为1.0 g/L,阴极电流密度为5 A/dm^(2),镀液温度为60℃,电镀时间为50 min。基于优化工艺条件下镀层的硬度为596.5HV,沉积速率为6.583 g/(dm^(2)·h)。其中镀液中氧化石墨烯浓度对Ni-GO复合镀层性能影响最大。结论研究发现,Ni-GO复合镀层底部是Ni含量比较多的菜花头结构,在菜花头上面主要是石墨烯与Ni晶粒镶嵌在一起的尺寸不一的珊瑚状结构。当镀液中GO质量浓度为1.0 g/L时,制备出的Ni-1.0GO复合镀层中石墨烯含量最高,珊瑚状结构连接缝隙变小,组织致密性最好,孔隙缺陷最少。与Ni镀层相比,Ni-1.0GO复合镀层的硬度提高了37.7%,磨损质量损失减少了73.5%,耐蚀速率降低了44.8%。

超声波辅助铁基体电沉积Zn-Ni-P/纳米ZrO_(2)复合镀层及性能研究

通过电沉积并辅助超声波振荡在铁基体上制备出Zn-Ni-P/纳米ZrO_(2)复合镀层。研究了镀液中ZrO_(2)颗粒浓度对复合镀层中ZrO_(2)颗粒含量以及复合镀层表面形貌、相结构、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着镀液中ZrO_(2)颗粒浓度从5 g/L增加至30 g/L,ZrO_(2)颗粒含量呈现先升高后降低趋势,复合镀层的形貌特征发生变化,导致硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能存在差异,但不同复合镀层的相结构无明显差异,都含有单质Zn、Ni_(5)Zn_(21)和ZrO_(2)相。镀液中ZrO_(2)颗粒浓度为20 g/L时,复合镀层中ZrO_(2)颗粒含量达到10.43%,该复合镀层的晶粒细小且结合紧密,表现出良好的致密性,硬度达到503.5 HV,平均摩擦系数和磨损失重仅为0.48和3.42 mg,电荷转移电阻和低频端阻抗值分别达到6.34×10^(3)Ω·cm^(2)和6.84×10^(3)Ω·cm^(2),其性能与Zn-Ni-P合金镀层相比显著提高。适当增加镀液中ZrO_(2)颗粒浓度有利于提高复合镀层中ZrO_(2)颗粒含量,使复合镀层的晶粒明显细化且致密性改善,具有较强的阻碍局部塑性变形和承载能力,并且能有效抑制电化学腐蚀,从而表现出更好的性能。

电流密度对电沉积钴-铁-二氧化锆复合镀层性能的影响

在由FeSO_(4)·7H_(2)O 30 g/L、Co SO_(4)·7H_(2)O 30 g/L、H_(3)BO_(3)30 g/L和抗坏血酸1 g/L组成的Co-Fe合金镀液中添加10 g/L自制纳米ZrO_(2)溶胶,电沉积得到Co-Fe-ZrO_(2)复合镀层。研究了电流密度对Co-Fe-ZrO_(2)复合镀层微观结构、厚度、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明,随电流密度从5 mA/cm^(2)增大到30 mA/cm^(2),Co-Fe-ZrO_(2)复合镀层的晶粒细化,ZrO_(2)颗粒复合量、厚度和显微硬度均增大,耐蚀性先改善后变差。当电流密度为25 mA/cm^(2)时,Co-Fe-ZrO_(2)复合镀层的厚度为18.6μm,显微硬度为349 HV,表面平整致密,耐蚀性最佳。

ZrO_(2)用量对镍−钼−二氧化锆复合镀层性能的影响

以硫酸镍和钼酸钠为主盐,在镀液中添加ZrO_(2)纳米颗粒作为陶瓷相,通过直流电沉积方式制备了厚度为6.9~8.7μm的Ni–Mo–ZrO_(2)复合镀层。研究了ZrO_(2)用量对Ni–Mo–ZrO_(2)复合镀层微观结构、力学性能与耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着镀液中ZrO_(2)质量浓度的增大,Ni–Mo–ZrO_(2)复合镀层中ZrO_(2)的质量分数增大,表面形貌、耐磨性和耐蚀性先改善后变差,纳米硬度先升高后降低。镀液中ZrO_(2)质量浓度为10 g/L时复合镀层的耐蚀性最佳,ZrO_(2)质量浓度为20 g/L所得Ni–Mo–ZrO_(2)复合镀层的微观结构和力学性能都最佳。

WS_(2)/TiO_(2)增强钴基复合镀层的摩擦行为研究

采用电沉积法制备钴-二硫化钨/二氧化钛(Co-WS_(2)/TiO_(2))复合镀层。通过扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱和摩擦试验机等系统研究了WS_(2)、TiO_(2)单独和复合添加对镀层微观形貌、相结构、硬度和摩擦行为的影响及其机理。结果表明,WS_(2)/TiO_(2)的协同作用赋予Co-WS_(2)/TiO_(2)复合镀层最高的硬度(约为538 HV)及最好的减摩、耐磨性能,平均摩擦系数约为0.16,磨损率约为1.01×10^(-7)mm^(3)/(N·m)。

Cr12MoV模具钢化学镀Ni-W-P/PTFE复合镀层及耐磨性能研究

以Cr12MoV模具钢作为基体化学镀Ni-W-P/PTFE复合镀层,以期提高模具的耐磨性能。通过改变PTFE颗粒添加量获得不同Ni-W-P/PTFE复合镀层,并对复合镀层的表面形貌、化学成分、晶相结构、硬度及耐磨性能进行表征。结果表明:不同复合镀层表面都存在尺寸不同、分布不均匀的胞状物,还附着白色PTFE颗粒,但是晶相结构无显著性差异。随着PTFE颗粒添加量从2 g/L增至14 g/L,复合镀层中PTFE颗粒含量呈现先升高,后降低趋势,并且颗粒分散状况不同,硬度呈现减小趋势,而耐磨性能逐步提高,然后变差。当PTFE颗粒添加量为8 g/L获得的Ni-WP/PTFE复合镀层中PTFE颗粒含量达到3.63%,并且颗粒分布趋于均匀,具有优良的耐磨性能,其摩擦系数仅为0.41,表面磨痕宽度和深度分别为500μm和14.7μm,作为表面改性层能有效减轻Cr12MoV模具钢的磨损程度。

电流密度和温度对FeCoNi-Nk复合合金镀层耐磨性的影响

利用纳米高岭土的纳米级别采用纳米复合电镀技术对FeCoNi镀层的耐磨性能进行提高,探究了复合电镀的最佳工艺参数,对电流密度和温度进行了确定。采用SEM对镀层和磨痕的表面形貌进行分析,通过摩擦磨损试验对镀层的耐磨性进行分析。结果表明,最佳的铁钴镍-纳米高岭土(FeCoNi-Nanokaolin,FeCoNi-Nk)复合电镀涂层的工艺参数为:温度55℃、电流密度为15 A·dm^(-2)、纳米高岭土浓度为0.5 g·L^(-1)、搅拌速度为200 r·min^(-1)、pH=5。镀层的磨损量和摩擦系数都减小了,FeCoNi-Nk复合镀层的耐磨性有显著提高。

电沉积制备镍基复合镀层工艺与性能研究进展

纳米复合电沉积是在电解质溶液中添加一种或几种不溶性纳米固体颗粒,使其与金属离子共同沉积形成具有特殊功能的镀层。这种电沉积方法可以改善复合镀层组织结构,从而提高镀层的硬度、耐腐蚀性、耐磨性等。该文综述镍基复合镀层材料的制备方法及特点,并重点介绍包括镀液pH、表面活性剂、温度和电流密度在内的工艺参数对镍基复合镀层的影响,以及镍基复合镀层在耐腐蚀、耐高温氧化、耐磨损和自润滑等方面的优异特性和由此带来的应用。最后,对镍基复合镀层的发展进行展望。