用于金刚石摩擦化学抛光的Ni-W合金盘制备

为探究镀液成分、工艺条件等因素对Ni-W合金镀层的影响,制备出低内应力、高硬度的Ni-W合金盘,用于金刚石的摩擦化学抛光。采用单一性实验分别探究络合剂浓度、溶液pH、糖精钠浓度对镀层内应力、钨含量、硬度以及沉积速率的影响,并探究不同添加剂对镀层表面整平的效果。最终选用水杨醛为整平剂,并采用反向脉冲电流降低了镀层表面粗糙度,制备出硬度达HV 713,镀层厚度约为0.66 mm的Ni-W合金盘。使用合金盘对金刚石进行摩擦化学抛光,并探究合适的抛光工艺参数。在合金盘转速为8000 r/min,压力为40 N时,金刚石的抛光效果较好,其材料去除率为5.56μm/min,磨削比达0.394,金刚石表面粗糙度Sa为3.7 nm。使用传统铸铁盘对金刚石进行摩擦化学抛光,通过对比磨损参数发现,Ni-W合金盘能够达到更好的抛光效果。

电沉积Ni-W合金纳米晶镀层组织形貌与显微硬度

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)和扫描电镜(SEM)等方法研究电沉积Ni-W合金镀层。结果表明,镀层的晶粒尺寸在30nm以内,为纳米晶镀层;电沉积过程中镀层首先在划痕和蚀坑边缘处优先沉积并生长,在优化的工艺条件下形成的镀层表面呈胞状紧密排列,显微组织均匀、致密,并且沉积态镀层的显微硬度一般都可达600HV以上,经550℃热处理后,Ni-W合金镀层的显微硬度可增大到1132.88HV;优化的电沉积工艺参数为:钨酸钠(Na2WO4·2H2O)的浓度为30～50g/L,电流密度为15A/dm2,pH=7,温度为60～70℃。

电沉积Ni-W合金纳米晶的组织与性能

通过电沉积方法制备Ni-W合金纳米晶,研究钨酸钠浓度、电流密度、镀液pH、温度等四个工艺参数对Ni-W合金沉积速率、显微硬度、镀层表面质量的影响。结果表明,通过控制钨酸钠浓度,可获得不同尺度的Ni-W合金纳米晶,随电流密度增加,镀层的沉积速率和显微硬度提高。镀液的pH对镀层性能影响最大。Ni-W合金纳米晶镀层具有较高的抗腐蚀性。

基于人工神经网络预测Ni-W合金镀层的硬度和耐腐蚀性能

目的预测Ni-W合金镀层的硬度和耐腐蚀性能,优化Ni-W合金镀层的电沉积工艺。方法在柠檬酸-硫酸盐溶液体系中直接沉积制备Ni-W合金镀层,并将实验所得镀层数据作为学习样品,利用BP神经网络对建立了Ni-W合金电沉积过程参数对镀层硬度和腐蚀电流密度之间的映射关系。结果低碳钢表面所沉积的Ni-W合金镀层表面均匀致密,与基体结合良好,能够有效地对基体起到保护作用。第二隐层的加入使得3-7-15-2四层网络达到网络收敛的训练次数（1 215 365次）远小于3-7-2三层网络的训练次数（239 950 000次）。四层网络预测所得镀层的硬度和腐蚀电流密度与实验值十分相近,其相对误差≤5.03%。结论 BP神经网络能够准确建立电沉积Ni-W合金镀层的工艺条件和目标性能之间的映射关系,在本文所用的沉积体系和参数范围内,Ni-W合金镀层的显微硬度在296~982HV之间,其硬度最大时所对应的电沉积工艺条件为：p H=7.2,电流密度8 A/dm2,WO42＋浓度为0.46 mol/L。Ni-W合金镀层的腐蚀电流密度在7.3~100μA/cm2范围内。镀层耐蚀性能最好时,即镀层腐蚀电流密度最小时的电沉积工艺条件为：p H=6.4,电流密度0.36 A/dm2,WO42＋浓度为0.34 mol/L。

微器件用Ni-W合金薄膜热稳定性的研究

研究了低应力柠檬酸胺-1-羟基乙烷二膦酸(HEDP)镀液体系中电流密度、pH值、脉冲参数和热处理条件等对Ni-W合金薄膜硬度的影响。结果表明,电镀工艺条件对硬度提高有限,热处理对Ni-W合金薄膜的硬度有明显提高。同时研究对比了沉积态及550℃热处理后Ni和Ni-W硬度、干摩擦条件下耐磨性以及微观结构的变化。实验发现:多晶的Ni薄膜经过热处理后,晶粒尺寸显著长大,硬度、耐磨性约下降2/3;而Ni-W合金薄膜经过热处理后,微观结构由非晶转变成纳米晶,薄膜仍保持良好的耐磨性,硬度提高了1倍。Ni-W合金薄膜优异的热稳定性,有望在特殊环境下取代Ni薄膜在MEMS器件上获得应用。

工艺条件对电沉积Ni-W合金纳米晶的影响

选择对Ni-W 合金电沉积影响较大的钨酸钠浓度、电流密度、镀液pH 值、温度等4 个工艺参数进行对比实验,探索了各因素对沉积速率、显微硬度、镀层外观的影响,为制备Ni-W 合金纳米晶提供依据,同时制备出了晶粒尺寸为10.09 nm 的Ni-W 合金纳米晶镀层。

电镀法制备晶态Ni-W合金镀层摩擦与磨损性能

采用电镀方法在N80钢表面制备Ni-W合金镀层;经500℃热处理后镀层由非晶态转变为晶态,通过SEM,EDS和XRD等分析Ni-W镀层组织结构、元素能谱和物相组成,研究Ni-W镀层滑动磨损特性,测试其摩擦因数,用SEM观察试样磨损表面形貌,对磨损机理进行分析。研究结果表明:晶态Ni-W镀层为Ni基固溶体,表面显微硬度为1 100,粗糙度为454.41 nm,摩擦因数为0.52左右;Ni-W镀层具有较强的抗磨能力,磨损表面主要呈现轻微擦伤现象,镀层剥落而造成磨粒磨损,磨损率剧增。

电沉积Ni-W合金在NaCl溶液中的腐蚀行为

通过电沉积的方法制备了Ni-W晶态合金与Ni-W非晶态合金。采用极化曲线与电化学阻抗谱测试了Ni-W合金在0.5mol/L NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,Ni-W非晶态合金在0.5mol/L NaCl溶液中的极化曲线与Ni-W晶态合金相比,腐蚀电位较正,且钝化区间明显。Ni-W非晶态合金在0.5mol/L NaCl溶液中的电化学阻抗谱容抗弧半径远远大于Ni-W晶态合金,并且随着浸泡时间的延长Ni-W非晶态合金的表面生成一层钝化膜,容抗弧半径变化较小,而Ni-W晶态合金的容抗弧半径随浸泡时间的延长而越来越小,表面腐蚀越来越严重。总体来说,Ni-W非晶态合金的耐蚀性能要远远优于Ni-W晶态合金。

钨含量对Ni-W合金镀层结构及耐蚀性能的影响

以硫酸镍及钨酸钠为主盐,采用电沉积法在Cu基体上制得了Ni-W合金镀层。通过X射线衍射分析、X射线荧光探针、金相显微镜、显微硬度计和电化学等测试手段研究了合金镀层的组织结构、表面形貌、力学性能及在3%NaCl溶液中的耐蚀性能。结果表明,镀层结构和性能与镀层中的W含量密切相关。当W含量>21%(原子分数,下同)时,镀层为非晶态结构;当W含量<21%时,镀层为晶态结构;且当W含量在20%左右时,镀层为柱状晶结构。硬度测试结果表明,Ni-W柱状晶镀层及非晶态镀层的维氏硬度HV0.1均达到了5800MPa以上;两镀层光滑平整,与基体结合紧密。动电位极化测试结果表明:2种镀层在3%NaCl溶液中均存在自钝化现象,并形成较宽的稳定钝化区,钝化区间宽度远优于1Cr18Ni9Ti不锈钢,且发生均匀腐蚀,表现出良好的耐蚀性。并且,随着W含量的增加,镀层的硬度和耐蚀性不断提高。

电沉积Ni-W合金镀层的X射线光电子能谱分析

采用X射线光电子能谱 (XPS)对电沉积Ni W合金镀层表面膜进行了分析。研究结果表明 ,Ni W合金镀层表面存在一层薄的氧化膜 ,而钨的氧化作用远大于镍 ,Ni

Ni-W合金电刷镀层的高温氧化与高温磨损特性

用电刷镀方式制备了Ni W(D)合金镀层,测试了镀层在不同温度下的氧化与滑动磨损速率,用扫描电镜观察了试样磨损表面的形貌。结果表明:Ni W(D)合金刷镀层在600℃以下具有较高的抗氧化能力,超过700℃时由于氧化膜中WO3的增加,镀层抗氧化能力下降;500℃以下时,由于镀层氧化膜的减摩作用,Ni W(D)合金刷镀层的磨损机理主要是轻微磨粒磨损;600℃以上时,镀层的磨损机理主要为镀层剥落和粘着磨损,磨损速率较大。

电化学沉积Ni-W合金纳米晶镀层的组织与硬度研究

采用电沉积制备Ni-W合金纳米晶镀层,研究了纳米晶的形成与镀层组织结构和硬度。随着镀液组分的变化,镀层的表面形貌发生变化;X射线衍射结果表明,Ni-W合金的晶粒尺寸在17～30nm之间;镀液组成、pH值、电流密度、温度等因素对Ni-W合金纳米晶沉积层的硬度都有影响,最主要的影响因素是pH值及电流密度。

电镀法制备Ni-W合金镀层的耐盐雾腐蚀性能

利用电镀法在N80钢表面制备了Ni-W合金镀层,用SEM、EDS分析了镀层表面与界面形貌以及化学元素的分布,通过XRD测试了镀层物相的组成。在5%NaCl溶液中测试了镀层盐雾腐蚀能力,分析了Ni-W镀层抗盐雾腐蚀机理。试验结果表明,镀层厚度约40μm,主相为Ni-W,Ni和W以金属形式存在于镀层中;经过高温热处理后,镀层与基体发生了化学元素扩散现象,形成冶金结合;盐雾腐蚀后镀层表面腐蚀物为Fe的氧化物和氯化物,基体无腐蚀现象发生。

熔融Ni-W合金的表面张力研究(英文)

采用改进静滴法测定了1773～1873K温度范围内熔融Ni-（5～10）W（质量分数,%）合金在Al2O3基板上于Ar＋3%H2气氛下的表面张力数据。熔融Ni-W合金的表面张力随着温度的升高而降低。在此基础上采用Butler模型推导了表面张力随温度与浓度的变化情况,计算了合金体系中元素的偏聚情况。表面张力的计算结果与测量值的符合度较高。W在合金表面的浓度低于体相浓度。

电铸Ni-W合金热压缩变形的流变行为

采用Gleeble～1500型热模拟机对电铸Ni-w合金在变形温度为400～600℃、应变速率为0．001～0．1S1条件下的热压缩变形进行研究，分析合金变形时的流变应力、应变速率及变形温度之间的关系，研究变形温度对合金显微组织的影响，并得到本构方程。结果表明：应变速率和变形温度对该材料的流变应力有显著影响，流变应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的提高而增大。当变形温度高于550℃时，合金流变曲线呈现出明显的动态再结晶特征，合金显微组织为完全的动态再结晶组织，该合金的热变形激活能为411．55kJ／mol。

脉冲频率对Ni-W合金镀层耐蚀性的影响

采用脉冲电沉积方法在黄铜基体上制备出Ni-W合金镀层.研究不同脉冲频率（0.5～20.0 kHz）对镀层表面形貌、微观结构、硬度及耐蚀性的影响.所有Ni-W合金镀层的表面均致密平整,W的质量分数为42.41％～48.92％.脉冲频率为5.0 kHz时制备的Ni-W合金镀层在3.5％的NaCl溶液中的耐蚀性最好,自腐蚀电流密度为2.532 μA/cm2,自腐蚀电位为-327 mV.

脉冲电流密度对Ni-W合金镀层耐蚀性的影响

采用脉冲电沉积方法在黄铜基体上制备Ni-W合金镀层。研究了脉冲电流密度对镀层的表面形貌、微观结构及耐蚀性的影响。当脉冲电流密度小于15A/dm2时,Ni-W合金镀层主要由纳米晶和非晶的混合物构成;当脉冲电流密度大于20A/dm2时,镀层转变为完全非晶。脉冲电流密度为20A/dm2时制备的NiW合金镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性最好,自腐蚀电流密度最小,约为2.532μA/cm2;自腐蚀电位最正,约为-327mV;电荷转移电阻最大,约为5 412Ω/cm2。所有Ni-W合金镀层的表面均致密平整,W的质量分数约为(40.5±3.5)%。

电镀Ni-W合金的研究现状及发展趋势

综述了Ni-W合金的沉积机理,操作条件对镀层结构和性质的影响,介绍了Ni-W合金镀层与复合镀层的性质特点,并对未来的发展方向作出了展望.

电铸Ni-W合金高应变率下的流变应力特征

利用Gleeble-1500型热模拟机和分离式Hopkinson压杆实验装置,对700℃下退火2 h的电铸Ni-W合金进行压缩试验,测定合金在准静态条件（10-3~10-1s-1）和高应变率（650~2 200 s-1）下的应力-应变曲线。结果表明,在高应变率条件下,电铸Ni-W合金具有应变率增强、增塑及应变强化效应。高应变率下的塑性变形过程中产生的绝热升温对材料起软化作用。基于Johnson-Cook（J-C）本构模型,引入绝热温升软化项对模型进行修正,通过实验数据拟合得到电铸Ni-W合金的动态塑性本构关系。

电流密度对Ni-W合金镀层性能的影响

采用脉冲电沉积技术,通过改变电流密度制备出非晶Ni-W合金镀层。利用XRD对镀层的晶粒尺寸和相结构进行表征,利用电化学工作站测试镀层在3.5%的NaCl溶液中的极化曲线和交流阻抗谱。结果表明:镀层的非晶程度随电流密度的增大而增大。当电流密度为15A/dm^2时,镀层的耐蚀性最好,自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-288mV和49.4μA/cm^2。