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)。

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。

Al_(2)O_(3)浓度对柔性摩擦辅助电镀Ni-Co复合镀层性能的影响

利用柔性摩擦辅助电沉积在炮钢表面制备n-Al_(2)O_(3)/Ni-Co复合镀层,研究镀液中Al_(2)O_(3)浓度对Ni-Co复合镀层的组织结构和性能影响。结果表明,当Al_(2)O_(3)为5 g·L^(-1)时,镀层平均晶粒尺寸最小(9.6 nm),显微硬度最大(573.28 HV);腐蚀电化学研究表明,此时镀层自腐蚀电位正移至-0.304 V,自腐蚀电流较小(1.313μA·cm^(-2)),耐腐蚀性较好。

占空比对脉冲电镀Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层摩擦学性能的影响

为提高CrNi3MoVA钢的耐磨性能,用脉冲电沉积法在CrNi3MoVA钢表面制备了Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析镀层的表面形貌和物相结构,用纳米压痕仪和往复式摩擦磨损试验机测试镀层的纳米力学性能与摩擦学性能。结果表明:Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层表面呈结节状凸起,随着占空比的增加,镀层表面结节密度减少,(111)晶面择优取向更加明显。占空比为0.1的复合镀层拥有最高的硬度7.24GPa,最低的平均摩擦系数0.38和体积磨损率1.52×10^(-4) mm^(3)·(N·m)^(-1)。镀层中的n-Al_(2)O_(3)颗粒会支撑在摩擦面上减少摩擦副间的接触面积,同时与n-WS_(2)颗粒与在剪切作用下脱落形成润滑膜,发挥协同减磨作用提高镀层摩擦学性能。

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。

工艺条件对电沉积Cu-SiO_2复合镀层形貌与硬度的影响

采用电沉积方法制备Cu-SiO2复合镀层,并研究了搅拌速率、电流密度和电流施加方式对其形貌与硬度的影响。结果显示:随着搅拌速率的提高,复合镀层的形貌先趋好后变差,硬度先升高后降低;而随着电流密度的增加,复合镀层的形貌呈现逐渐变差的趋势,硬度近似线性降低;在同等条件下,电流以脉冲形式施加有利于改善复合镀层的形貌,密实组织结构,提高硬度。

基于BP-PID温控系统优化Cu-SiO_2复合镀层的形貌与性能

采用单因素试验法,考察了温度对Cu-SiO_2复合镀层的形貌、显微硬度和耐磨性的影响。以得到的影响规律为依据,设计了一种基于BP-PID的温控系统。该温控系统由控制器实时采集镀液温度,根据预设值与实测值的偏差,通过BP-PID算法输出控制信号,实现精准调控镀液温度,优化Cu-SiO_2复合镀层的形貌与性能。

表面活性剂对Cu-SiO_2复合镀层性能的影响

分别添加十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇,制备Cu-SiO2复合镀层。考察了表面活性剂的带电性质与添加量对Cu-SiO2复合镀层的显微硬度及耐磨性的影响。结果表明:添加十二烷基硫酸钠获得的Cu-SiO2复合镀层的显微硬度相对较高且耐磨性较好。

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。

超声波功率对Cu-SiO_2复合镀层形貌与性能的影响

采用超声波辅助电沉积工艺制备Cu-SiO_2复合镀层,借助扫描电镜、粗糙度仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机,研究超声波功率对复合镀层形貌、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,较低功率(0~160 W)超声波起不到改善和提高复合镀层形貌与性能的效果,较高功率(240~400 W)超声波能够明显改善复合镀层的形貌平整性和致密性,并且提高性能;超声波功率过高,反而使复合镀层形貌变差,性能下降。超声波功率为400 W时,复合镀层呈颗粒状形貌,表面粗糙度仅为0.42μm,显微硬度达到166.8 HV,磨损质量损失率为1.07 mg/min,表现出良好的摩擦磨损性能。

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)。

电镀电流密度对Al_(2)O_(3)-Ni复合镀层的耐蚀性影响

Q345钢材耐蚀性较差,在其表面电镀致密的Al_(2)O_(3)-Ni镀层可有效提高其耐蚀性,研究了电镀的电流密度对Q345钢镀层试样的耐蚀性影响。结果表明:电镀制备的Al_(2)O_(3)掺杂的Ni镀层可显著提高Q345钢的耐蚀性,电镀的电流密度最优值为2.5 A/dm^(2)。基体的腐蚀电流密度为1.845×10-5A/cm^(2)。制备Al_(2)O_(3)-Ni镀层后,试样的腐蚀电流密度均显著下降。电流密度在2.5 A/dm^(2)时,Al_(2)O_(3)-Ni复合镀层试样的腐蚀电流密度最小,为9.747×10^(-8)A/cm^(2)。在盐雾腐蚀实验中,基体腐蚀速率最快,为12.081 g/cm^(2)·h;电流密度为2.5 A/dm^(2)时,Al_(2)O_(3)-Ni复合镀层腐蚀速率最低,为1.562 g/cm^(2)·h.

齿轮钢电沉积Ni-W/MoS_(2)自润滑复合镀层及性能研究

采用电沉积工艺在制造齿轮常用的40Cr钢表面制备掺杂MoS_(2)颗粒的Ni-W/MoS_(2)自润滑复合镀层,并研究MoS_(2)颗粒对复合镀层表面形貌、晶相结构、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明:Ni-W/MoS_(2)自润滑复合镀层完整覆盖40Cr钢表面,主要成分为Ni、W、Mo和S元素,存在4个Ni的衍射峰并且都呈现(220)晶面择优取向。镀液中MoS_(2)颗粒质量浓度变化导致镀层的晶粒形态及致密性显现出差异,MoS_(2)颗粒含量呈现先升高后降低趋势,造成显微硬度先增大后减小,耐磨性能先改善后变差。当镀液中MoS_(2)颗粒质量浓度为5 g/L,Ni-W/MoS_(2)复合镀层中MoS_(2)颗粒含量达到4.17%,形成条状与乳突状不同形态的晶粒,结合更紧密,其硬度达到607.5 HV,表面磨痕宽度仅为420μm,表现出良好的耐磨性能,能起到较理想的减摩作用,从而显著提高40Cr钢的耐磨性能。

Zn-Fe-SiO_2复合镀层的耐蚀性

采用电沉积的方法 ,制备了Zn -Fe-SiO2 复合镀层 ,对比了该镀层与Zn -Fe合金镀层及Zn镀层的耐蚀性 ,并研究了镀层成分对镀层耐蚀性的影响 ,发现该复合镀层无需钝化处理即具有很高的耐蚀性 ,而且镀层在酸性溶液中的耐蚀性随着镀层中Fe含量的增大而提高 ,在中性溶液中的耐蚀性随着镀层中SiO2 含量的增大而提高 .

Ni-SiC和Ni-SiO_2复合镀层性能的研究

对Ni SiC、Ni SiO2 复合镀层在 5 %NaCl+0 .5 %H2 O2 溶液中的腐蚀性能 ,80 0℃高温下的抗氧化性能以及导热性能进行了研究。并利用扫描电镜 (SEM)对镀层微观组织形貌进行了观察和分析。实验结果表明 :与Ni SiC复合镀层比较 ,Ni SiO2 复合镀层在 5 %NaCl+0 .5 % /H2 O2 溶液中以及在 80 0℃高温环境中 ,均表现出较好的耐蚀和抗氧化能力 ;而Ni SiC复合镀层的导热性则明显强于Ni SiO2 ,两者的导热系数随时间延长均略有减少。文中对产生这些性能差异的原因进行了初步的探讨与分析。

电沉积方式对Ni-CeO_2纳米复合镀层摩擦磨损性能的影响

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声辅助脉冲电沉积制备Ni-CeO2纳米复合镀层,研究电沉积方式对纳米复合镀层表面形貌、显微硬度和摩擦磨损性能的影响,并用扫描电子显微镜分析其磨损机理。结果表明:电沉积方式对Ni-CeO2纳米复合镀层的晶粒尺寸和性能有较大影响;当超声波引入脉冲电沉积过程时,超声波的强力搅拌作用和超声空化效应能促进CeO2纳米颗粒在镀层中均匀分布,进一步减小镀层的晶粒尺寸,明显提高镀层的显微硬度,从而改善镀层的摩擦磨损性能;Ni-CeO2纳米复合镀层的摩擦磨损性能均优于纯Ni镀层的;而超声辅助脉冲电沉积制备的Ni-CeO2纳米复合镀层的晶粒更加细小、显微硬度最高,其摩擦因数最低,耐磨损性能最佳。

纳米SiO_2颗粒增强镍基复合镀层的组织与微动磨损性能研究

采用电刷镀技术在45#钢表面制备了纳米SiO2颗粒增强镍基复合镀层,用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察分析了复合镀层的表面形貌和微观组织形貌,用纳米压痕仪测试了复合镀层的微观力学性能,并采用PLINT型高温微动疲劳试验机考察了复合镀层在室温至500℃下的微动磨损行为.结果表明:纳米SiO2颗粒促进了镀层的晶粒细化,提高了镀层的力学性能,复合镀层的硬度和弹性模量分别比镍镀层提高了2.01GPa和5GPa,从而改善了镀层的微动磨损性能;复合镀层的耐磨性能约为镍镀层的2倍,这是由于纳米SiO2颗粒对复合镀层具有超细晶强化、硬质点弥散强化以及高密度位错强化机制所致.

超声条件下脉冲电沉积Ni-CeO_2纳米复合镀层的高温抗氧化性

在脉冲电沉积过程中通过施加超声波制备Ni-CeO2纳米复合镀层,利用SEM、XRD等分析方法,研究Ni-CeO2纳米复合镀层的高温抗氧化性能。结果表明:共沉积的CeO2纳米颗粒使基质金属Ni的晶粒尺寸减小,而超声波的引入进一步促使晶粒细化;弥散分布在镀层中的CeO2纳米颗粒有效降低纳米复合镀层氧化质量的增量;纳米颗粒以及超声波的晶粒细化作用均显著提高纳米复合镀层的高温抗氧化性能;与无超声作用相比,超声条件下脉冲电沉积制备的Ni-CeO2纳米复合镀层晶粒细小、氧化质量的增量少;在CeO2添加量为40g/L时,所制备的纳米复合镀层的高温抗氧化性能最高。

Ni-W-TiO_2复合镀工艺及其镀层性能研究

为了进一步提高Ni W合金镀层的析氢电催化活性 ,用电沉积方法制备了Ni W TiO2 复合镀层 ,通过阴极极化曲线和交流阻抗等电化学技术研究了其在碱性溶液中的析氢电催化活性 ,并用扫描电镜观察了电极的表面形貌。结果表明 ,在Ni W合金中掺入TiO2 微粒可增大电极的比表面积 ,并改变Ni W合金在碱性介质中的析氢反应机理。Ni W TiO2 复合镀层有较高的析氢电催化活性 。

Ni/SiO_2复合电镀层高温氧化性能的研究

本试验在普通镀镍液中添加了 10～ 4 0 g/L的二氧化硅微粒 ,成功地制备了 Ni/Si O2 复合镀层 ,随后在 80 0℃下进行了高温氧化试验。研究结果表明 :不同粒径的微粒均可复合进入镀层 ,微粒的进入对镀层的高温抗氧化性有明显影响 ;初始氧化阶段 ,微粒的存在有利于提高镀层的抗高温氧化性能 ;在高温氧化过程中 ,还明显存在基底铜向镍镀层的扩散 ,这可能有利于增强镀层与基底之间的结合力。X射线衍射分析表明 :高温氧化后在镀层表面主要生成 Ni O产物。