Ni–金刚石复合镀层制备工艺及其性能研究

为探究金刚石固结磨料研磨盘的复合电沉积制备工艺,对Ni–金刚石复合镀层制备工艺及其性能进行了研究。通过扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机分析研究镀液金刚石浓度、电流密度、温度、沉积时间对复合镀层质量的影响。经试验得到最佳工艺参数:金刚石浓度40g/L,电流密度3A/dm2,温度50℃,沉积时间90min。经检测Ni–金刚石复合镀层表面平整,且金刚石粉末沉积均匀,复合镀层的耐磨性能相较于传统的镍层明显提高。

真空蒸镀钨改性金刚石/铜硼复合材料导热性能

采用真空蒸镀法在平板金刚石衬底表面镀覆钨镀层,构建多层平板结构以研究热处理温度对金刚石表面钨界面层形貌结构、物相成分及其与金刚石基体间界面结合情况的影响,并为金刚石颗粒表面金属化改性提供实验指导。在此基础上,以相同真空蒸镀和热处理工艺制备的钨改性金刚石颗粒作为增强体,以铜硼合金作为基体,采用气体压力浸渗法制备相应的金刚石/铜硼复合材料,探究金刚石颗粒的热处理温度对复合材料导热性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,复合材料热导率呈现先上升后下降的趋势,当热处理温度为1000℃时,复合材料界面结合明显改善,同时金刚石表面钨镀层依旧连续完整,此时,复合材料的热导率最高可达629 W/(m∙K)。

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。

Ni-Co/纳米金刚石复合镀层抗磨损性能的研究

采用电沉积法在 45#钢样品表面制备了含有纳米金刚石的镍?钴合金基复合镀层。对复合镀层的显微硬度和微观结构进行了测试。并考察了阴极电流密度、镀液 pH 值等主要工艺参数对纳米复合镀层耐磨性的影响。结果表明:纳米金刚石的弥散强化作用,可以有效地提高镀层的硬度。在干摩擦条件下,纳米复合镀层的耐磨性是镍?钴合金镀层的 3 倍。

工艺条件对电沉积Ni-金刚石复合镀层性能的影响

研究了温度、电流密度、pH等工艺条件对镍-金刚石复合镀层性能的影响。实验表明，在金刚石含量为40g/L的瓦特镀镍液中，当电流密度为1．5A／dm^2、温度为40℃、pH为3．8时，在45^#钢上可获得性能较好的镍-金刚石复合镀层，且沉积速率适中。镀层中金刚石微粒含量为11％～13％（质量分数），镀层硬度为2100 MPa左右，耐磨性能较好。

电泳-电沉积Ni-金刚石复合镀层及其耐磨性能研究

先采用电泳技术在铜基体表面沉积均匀、致密的金刚石微粒,再将已覆盖有金刚石微粒的基体放入电镀液中进行电沉积金属镍,获得了金刚石质量分数约为48%且分布均匀的Ni-金刚石复合镀层。与纯镍镀层进行磨损试验对比,发现制备的Ni-金刚石复合镀层磨痕较浅,磨损量较小,其对磨件的磨损体积约为纯镍镀层对磨件的17倍,表明此两步沉积工艺制备的复合镀层具有良好的耐磨性能。

Ni-金刚石复合镀层的制备

通过复合电镀方法,在镀镍液中加入粒径为40μm的金刚石粉体制备Ni-金刚石复合镀层。采用阴极动电位极化方法、扫描电镜和显微硬度计探讨镀液温度、pH、镍离子浓度、电流密度和金刚石粉体质量浓度对镀层质量的影响,优化Ni-金刚石复合镀的工艺参数;采用X线衍射分析仪表征优化后复合镀层的结构。研究结果表明：优化的镀液组成和工艺参数为：NiSO4.6H2O 132 g/L,NiCl215 g/L,H3BO330 g/L,镀液温度（50±1）℃,pH 3~4,阴极电流密度4 A/dm2,金刚石粉体质量浓度30 g/L;优化后的复合镀层表面平整,晶粒细小均匀,且金刚石粉体的质量分数为62.7%;与纯Ni镀层的晶粒相比,Ni-金刚石复合镀层的晶粒明显细化。

Ni-P-金刚石化学复合镀层与钢基的扩散

本文采用金相观察、能谱分析、Ｘ射线衍射分析等手段，着重研究了在中碳钢衬底上施镀的Ｎｉ－Ｐ－金刚石复合镀层经中、低温热处理后，镀层与衬底间的扩散问题．结果表明，镀件经 ２００—８００℃ ，各 １ｈ的热处理后，镀层与衬底间发生 Ｆｅ、Ｎｉ元素的相互扩散，Ｆｅ元素在镀态时即有扩散现象，而Ｐ的扩散很弱．经６００℃，１ｈ热处理后，由于扩散的影响，镀层内Ｎｉ元素呈梯度分布；镀件经８００℃，１ｈ热处理后并空冷，扩散层中主要形成了γ（Ｎｉ，Ｆｅ）相．

Ni-P-纳米金刚石粉复合电刷镀层的耐磨性研究

研究了纳米金刚石粉对复合电刷镀镀层形成速率、显微硬度和耐磨性的影响;测试了在不同的热处理温度、载荷及金刚石粉含量下复合刷镀层的耐磨性能;分析了复合镀层的磨损机理。结果表明:镀层的磨损体积损失均随热处理温度的升高而下降,并在400℃时达到最小值;载荷增大,磨损体积损失增大;当纳米金刚石加入量为20～30 g/L时,镀层的耐磨性最好。复合镀层提高耐磨性的原因在于复合粒子在基体金属表面形成突起,起到了支撑载荷、避免粘着磨损及减小摩擦系数的作用。

Ni-P/金刚石复合镀层增摩行为的研究

利用复合电镀技术在低碳钢表面制得Ni-P/金刚石复合镀层,其中金刚石颗粒一部分均匀地嵌埋在低磷Ni-P基质合金镀层中,一部分凸出镀层表面.干摩擦工况下,当Ni-P复合镀层中金刚石面积含量控制在22%±5%时,Ni-P/金刚石复合镀层平均静摩擦系数最高可达0.72,且Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数随金刚石粒径增加而增大;即使在油、脂等润滑介质存在条件下,Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数仍保持在0.5左右.相对于传统钢/钢配副,Ni-P/金刚石复合镀层特殊＂织构＂表面设计大幅度提高了与配对面机械互锁强度,增摩幅度高达200%~300%,该表面处理技术可推广用于现代机械装备中转动或传动系统的联接构件上.

热处理对Ni－P－金刚石复合镀层结构及性能的影响

研究了热处理工艺对Ｎｉ－Ｐ－金刚石化学复合镀层结构及性能的影响．结果显示，复合镀层在３００℃时开始晶化，经４００～５００℃热处理后形成Ｎｉ＋Ｎｉ３Ｐ＋金刚石混合结构；镀层硬度在４００℃达到最大值；热处理提高了镀层的耐磨性能．

金刚石表面Ti-Ni复合镀层的成分及界面分析

采用真空微蒸发镀钛和化学镀镍相结合的方法,在金刚石表面制备了Ti-Ni复合层,观察了镀层的表面形貌以及界面结构,分析了镀层的相成分。结果表明:金刚石表面镀层比较完整;Ti层和金刚石之间以及Ti层和Ni层之间结合都较为致密,界面之间分别有TiC和TiNi化合物生成,形成冶金结合。

金刚石颗粒粒径对Ni-Co/金刚石复合镀层微观组织和耐磨性能的影响

运用埋砂复合电沉积法制备了金刚石颗粒增强Ni-Co合金复合镀层,研究了金刚石颗粒粒径对Ni-Co/金刚石复合镀层微观组织结构、致密度、显微硬度和摩擦学性能的影响。结果表明：随金刚石颗粒粒径的增大,Ni-Co/金刚石复合镀层的致密度和显微硬度均随之降低,且当颗粒粒径为6~12μm时,复合镀层致密度最高为0.9,硬度最高达950HV;随金刚石颗粒粒径的增大,复合镀层的磨损失重逐渐减小,当金刚石在粒径125~150μm范围时,磨损失重最小。

纳米Si_3N_4/Ni复合镀层对金刚石节块性能的影响

用滚镀的方法在金刚石表面镀Ni层和纳米Si_3N_4/Ni复合镀层,用扫描电子显微镜观察金刚石镀前和镀后的表面形貌,用DKY-1型单颗粒抗压强度测定仪测量金刚石单颗粒的抗压强度。用热压烧结的方法得到铁基结合剂金刚石节块,在INSTRON-5569型万能材料试验机上测量节块的抗弯强度,在NMW-1立式万能摩擦磨损试验机上测试节块的耐磨性。结果表明:在金刚石表面镀Ni层和纳米Si_3N_4/Ni复合镀层后,表面镀层均匀,纳米Si_3N_4/Ni复合镀层比纯Ni层更致密,更平滑,晶粒更细小;纳米Si_3N_4/Ni复合镀层金刚石单颗粒有更高的抗压强度;纳米Si_3N_4/Ni复合镀层金刚石铁基结合剂节块有更高的抗弯强度和更优良的耐磨性。

超微金刚石对Ni-P化学复合镀层性能的影响

为改善Ni-P化学镀层的性能,采用化学复合镀的方法在镀层中添加了爆轰合成超微金刚石(Ultrafine Diamond,UFD).研究了复合镀层的形成机理及镀液中UFD含量对复合镀层显微硬度及耐磨性的影响规律.实验用UFD众数粒径为114.6 nm,镀层显微硬度采用国产71型显微硬度仪进行检测,耐磨性采用国产MM200型磨损试验机进行检测.结果表明:随着镀液中UFD的加入,Ni-P合金粒子会以UFD颗粒为核心形成硬度较高的"包覆球","包覆球"沉积到镀件表面形成复合镀层.复合镀层的显微硬度及耐磨性均随镀液中UFD含量的不同呈规律性变化.与Ni-P化学镀层相比,当镀液中UFD含量为0.8 g/L时,复合镀层显微硬度可提高0.6倍;当镀液中UFD含量为1.0 g/L时,复合镀层耐磨性可提高4.8倍.

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。

纳米金刚石粒径对Ni–P化学复合镀层耐磨性和耐腐蚀性的影响

为提高化学镀镀层的耐磨性和耐腐蚀性,采用化学镀制备含不同粒径的纳米金刚石Ni–P–D复合镀层,通过SEM、XRD、摩擦磨损试验、磨粒磨损试验和电化学试验,探究纳米金刚石粒径对Ni–P镀层微观形貌、力学性能、摩擦磨损性能、磨粒磨损性能和耐腐蚀性能的影响。经化学复合镀可以得到与基体结合良好,厚度约为30μm,含纳米金刚石的Ni–P–D复合镀层;含50 nm金刚石的Ni–P–D复合镀层的硬度最高,抗摩擦磨损和磨粒磨损性能最好;随着纳米金刚石粒径减小,Ni–P–D复合镀层的摩擦系数和抗腐蚀能力提高,含5 nm金刚石的Ni–P–D复合镀层的摩擦系数最小,抗腐蚀能力最强。

Ni-P-金刚石复合镀层的等温晶化动力学研究

采用金刚石作为复合粒子制备了N i-P-金刚石复合镀层,通过引入晶化方式指数的概念,研究了N i-P镀层和N i-P-金刚石复合镀层的等温晶化过程的形核和长大动力学。结果表明,在相同温度下,N i-P-金刚石复合镀层开始晶化所需时间比N i-P镀层的少,但其晶化过程进行较为缓慢,完成晶化所需时间较长。说明金刚石的存在有利于晶化过程的开始,但对晶化的进行过程又有阻碍作用。N i-P-金刚石复合镀层与N i-P镀层两者的晶化机制是一样的,N i-P-金刚石复合镀层的晶化方式指数为2.87,N i-P镀层晶化方式指数为2.91。

磨削切削工具电镀(Ni-Co-Mn)-金刚石复合镀层

介绍了复合电镀(Ni-Co-Mn)-金刚石复合镀层工艺、溶液配方、设定思路以及镶嵌镀加工现场注意要点,采用(Ni-Co-Mn)-金刚石复合镀层的切削、磨削工具在磨削切削硬度高的石材时,较目前普遍使用的Ni-Co合金为基质金属耐磨性提高,提供了镶嵌较高品级金刚石的基质金属在工具使用中匹配消耗,延长使用寿命。Ni-Co-Mn合金镀层中w(Mn)为0.1%以下时便可将合金中w(Co)从22%以上降到4%左右,节省了约80%价格昂贵的Co。由于Mn的引入引起韧性变劣,可通过添加剂满足Ni-Co-Mn合金对延展性的要求。

金刚石表面Ni-Co-SiC复合镀层的制备及其性能

目前,对金刚石表面功能改进大多局限于单一工艺。采用化学镀和振动电镀相结合的方法在金刚石表面制备了Ni-Co-Si C复合镀层。采用扫描电镜和抗冲击测试等方法分析了金刚石化学镀和振动电镀后的形貌、增重率、均匀度及抗冲击强度等性能。结果表明:化学镀覆可在金刚石表面获得较薄的镀Ni层,振动电镀能对镀Ni层增厚及改性,可制备具有金属界面及性能更优的金刚石颗粒;一定范围内,金刚石的增重率随电镀时间的增加呈线性增加,而复合镀层均匀度相近,表明镀层与金刚石结合紧密、光滑;Ni-Co-Si C复合镀层金刚石的抗冲击强度提高明显,原料45/50目金刚石的Ti值为93.8%,而复合镀覆Ni-Co-500 nm Si C的金刚石Ti值最高达到97.8%,Si C硬质相粒径为500 nm时效果最佳。