软装设计用铜合金的表面Ni-W-P镀层与性能研究

针对软装设计用铜合金复杂服役环境的使用需求,为解决铜合金表面硬度低、耐腐蚀性能差等问题,采用化学镀的方法在软装设计用铜合金表面制备了Ni-W-P镀层。研究了Na_(2)WO_(4)浓度对化学镀层沉积速率、表面形貌、物相组成、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着Na_(2)WO_(4)浓度从15 g/L增加至65 g/L,铜合金表面镀层的沉积速率先增后减,在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时取得最大值。镀层中P元素含量逐渐减小,W元素含量先增加后减小。不同Na_(2)WO_(4)浓度的镀层中都可见Ni和Ni_(5)P_(4)衍射峰,镀层硬度高于未添加Na_(2)WO_(4)的镀层。且随着Na_(2)WO_(4)浓度增加,镀层硬度先增后减,在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时取得最大值。随着Na_(2)WO_(4)浓度从15 g/L上升至65 g/L,铜合金表面镀层的腐蚀电位先正向移动后负向移动,腐蚀电流密度先减小后增大。在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时,取得腐蚀电流密度最小值和电荷转移电阻最大值。电化学阻抗谱与极化曲线测试结果相吻合,Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时具有最佳的耐腐蚀性能。

表面活性剂对Ni-W-P化学镀层沉积行为及性能的影响

Ni-W-P化学镀层因具有良好的耐蚀、耐磨性能而成为重要的“代铬”镀层。表面活性剂可以增强镀液对基体润湿能力,加快界面处H2逸出速率,减少镀层针孔数量或氢缺陷,从而提高镀层质量。本论文探究了十二烷基磺酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及聚乙二醇-200(PEG-200)三种典型表面活性剂对Ni-W-P镀层沉积行为及性能的影响。借助扫描电子显微镜、X射线衍射以及电化学方法对Ni-W-P镀层的表面微观形貌、物相、气孔率和耐蚀性能进行了表征,并通过接触角、沉积电位阐述了表面活性剂在化学镀Ni-W-P过程中的作用机理。研究结果表明,表面活性剂可改善镀层表面质量以及颗粒尺寸均匀性,并显著降低镀层内部针孔数量,优先顺序为PEG-200>SDS>CTAB。XRD衍射结果显示,表面活性剂可提高镀层内合金元素W和P含量,有利于形成耐蚀性能良好的Ni-W-P非晶镀层。此外,三种表面活性剂均能改善镀液对基体的润湿能力,其中PEG-200对基体的润湿角最小(65°),说明PEG-200对于提高界面处H2逸出速度,降低化学镀过程中电位波动效果更为明显。论文研究结果可以为制备内部缺陷较少、耐蚀性能优良的Ni-W-P化学镀层提供一定的理论基础。

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。

活化处理对高速钢Ni-W-P化学镀层结合力影响

为提高Ni-W-P化学镀层与高速钢基体之间的结合力,重点研究了高速钢化学镀前的表面活化处理工艺。以不同浓度的盐酸、硫酸、氢氟酸和活化时间为研究对象,以Ni-W-P镀层与高速钢基体的结合力为研究指标,通过正交试验对活化剂组分和活化时间进行优化。结果表明,在试验条件下,当活化剂中添加8%的浓盐酸和2.5%的氢氟酸(其余为水)并对高速钢基体进行3 min活化处理时,制备的Ni-W-P镀层与基体的结合力最大。

不锈钢化学镀Ni-P/Ni-W-P合金镀层的研究

讨论了 316L不锈钢上化学镀Ni P/Ni W P合金镀层的工艺,重点是直接影响镀层与基体间结合力的关键过程———不锈钢基体的前处理工艺。试验发现,在前处理工艺中侵蚀活化液和预镀镍液的配方是最重要的。对 2种镀层成分和结构的分析、结合力及硬度的测试表明,用本方法前处理工艺对 316L不锈钢基体处理后进行化学镀能获得性能可靠的Ni P/Ni W P合金镀层。

AZ91D镁合金化学镀Ni-P/Ni-W-P双层镀层研究

为了提高镁合金的耐磨耐蚀性,研究了一种镁合金直接化学镀Ni-P/Ni-W-P双层镀层的方法.采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍分析射仪(XRD)分析了镀层的微观结构.对镀层进行了极化曲线分析,并进行了盐酸腐蚀试验和结合力试验.结果表明,该复合镀层组织致密无孔,具有较高的显微硬度和高耐蚀性.镀层硬度可达622HKV,试样在10%的HCl溶液中可保持近3h不腐蚀基体,对镁合金起到很好的保护作用.

不同镀液组分对化学沉积Ni-W-P合金层组织和性能的影响

为了探索镀液组分对Ni-W-P合金镀层结构与性能的影响规律,寻求合适的镀液配比,为后续实验奠定基础,采用扫描电镜/能谱、X射线衍射以及金相分析等方法,研究了不同成分和结构的化学沉积Ni-W-P合金层,测量了不同成分沉积层的镀态与热处理后的硬度。结果表明:对于Ni-W-P合金镀层,镀液组分是决定镀层结构状态的关键因素。镀液中钨酸钠含量增加,次磷酸钠含量减少时,镀层结构将发生由非晶态→混晶态→纳米晶态的连续演变,其相应的镀态硬度与热处理后硬度也发生变化,这种变化与因成分改变导致的结构、晶化程度、W含量、Ni3P析出量与尺寸等因素的改变有关。

脉冲电沉积工艺参数对Ni-W-P合金镀层性能的影响

针对传统镀硬铬沉积速率低、污染环境等问题,采用脉冲电沉积方法在碳钢表面制备Ni-W-P代铬镀层。采用显微硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和电化学工作站研究了脉冲频率、平均电流密度和占空比对镀层性能的影响。结果表明:随着脉冲频率、平均电流密度和占空比的增加,镀层的硬度和耐蚀性均呈现出先增大后减小的变化规律;当脉冲频率为250Hz,平均电流密度为4.0A/dm2,占空比为30%时,镀层为非晶态结构,表面光滑、平整,结构致密,硬度可达5 140MPa,耐蚀性较好。

AZ91D镁合金Ni-W-P多层化学镀层的摩擦磨损及耐腐蚀性能

采用多层化学镀工艺在AZ91D镁合金表面成功制备了Ni-W-P多层化学镀层。通过XRD、SEM、摩擦磨损实验以及电化学分析测试等方法,对比研究了普通单层化学镀试样与多层化学镀试样的显微结构、摩擦磨损性能以及耐腐蚀性能。结果表明:多层化学镀层的摩擦因数、维氏硬度及磨损速率与单层化学镀层大体相当,分别为0.33、933 HV和1.46 mg/Km,保留了单层化学镀层优异的耐磨损性能。此外,多层化学镀层的孔隙率较单层化学镀层降低了2个数量级,涂层更为致密。与普通单层化学镀层相比,多层化学镀层的耐蚀性能显著提高,其腐蚀电位和击破电位分别提高了168和209 mV,钝化电流密度由4.212μA·cm−2降低至1.306μA·cm−2。因此,多层化学镀层有望成为AZ91D镁合金更有前景的耐磨耐蚀防护涂层。

钨酸钠浓度对Ni-Co-W-P合金镀层性能的影响

用扫描电镜、振动样品磁强计等实验手段研究了化学镀液中钨酸钠浓度对N i-T i合金丝表面化学镀N i-Co-W-P薄膜形貌及性能的影响。结果表明:镀膜的形貌、沉积速度、磁性能与钨酸钠浓度紧密相关,当浓度合适时,可以获得理想的性能。

在铝合金表面化学镀Ni-W-P的热稳定性及镀层研究

在1060-H12铝合金表面化学沉积得到Ni-W-P三元合金镀层,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段研究了镀层的组织、相变行为、镀速及其硬度。结果表明:当镀液的pH值在6～11范围内,镀速随pH值增加而增大,在pH值为9时镀速达到9.5μm/h,而后镀速减小;镀层已完全覆盖基体,表面由胞状颗粒组成,大小比较均匀,无明显的缺陷,镀层呈现非晶态;当pH值为8～9时,镀层与基体结合较为牢固,弯曲试验和锉刀试验显示无脱落和起皮现象;热处理温度为380℃,保温时间为2 h时,XRD曲线中有Ni3P衍射峰出现,镀层硬度HV达到峰值约为840,再随着热处理温度增加,其硬度下降。

纳米TiO_(2)颗粒对Ni-W-P合金镀层性能的影响

目的探究纳米TiO_(2)颗粒对Ni-W-P镀层组织结构、耐蚀性与耐磨性能的影响,提高2024铝合金管材的耐蚀性。方法使用化学镀的方法在2024铝合金表面制备了Ni-W-P/TiO_(2)纳米复合镀层,通过SEM、EDS、XRD表征了镀层的表面形貌、表面元素分布以及镀层物相。对比了传统Ni-W-P镀层与所制备Ni-W-P/TiO_(2)纳米复合镀层的显微硬度与耐磨性。结果加入纳米TiO_(2)颗粒后,镀层表面变得更加致密,晶粒得到细化。EDS结果表明,纳米TiO_(2)颗粒在镀层中分布均匀。物相分析表明,镀层为晶态结构,加入纳米TiO_(2)颗粒后,镀层平均晶粒尺寸为9.706 nm,比Ni-W-P镀层的晶粒尺寸减小了0.612 nm。失重试验表明,Ni-W-P/TiO_(2)纳米复合镀层在Cl^(–)为2×10^(5) mg/L的地层水中具有较强的耐蚀性,腐蚀速率为0.1062 g/(m^(2)·h),与Ni-W-P镀层的腐蚀速率相比,减少了21%;与Ni镀层的腐蚀速率相比,减少了31%;与2024铝合金的腐蚀速率相比,下降了69%。电化学测试结果表明,Ni-W-P/TiO_(2)纳米复合镀层的自腐蚀电位较Ni-W-P镀层、Ni镀层以及2024铝合金分别正移了0.0813、0.1668、0.4141 V,腐蚀倾向更低。与Ni镀层、Ni-W-P镀层相比,Ni-W-P/TiO_(2)纳米复合镀层具有最高的显微硬度(535.6HV)以及耐磨性(0.1942 mg/min)。结论纳米TiO_(2)颗粒的加入可以减小镀层的晶粒尺寸,使镀层表面更加致密,同时提高镀层的硬度,增强镀层的耐蚀性与耐磨性。

柠檬酸对1060铝合金化学镀Ni-W-P镀层性能的影响

为提高1060铝合金的耐腐蚀性能和耐磨性能,采用电化学技术、SEM和XRD等方法,研究了柠檬酸对1060铝合金化学镀Ni-W-P镀液的沉积速率、镀层的孔隙率、腐蚀电位、交流阻抗、维氏硬度、形貌等的影响。结果表明,添加柠檬酸,镀液沉积速率有所降低,但是,Ni-W-P镀层的表面平滑光亮,结合力良好,耐蚀性提高。当柠檬酸含量为25 g/L时,镀层的点滴液变色时间最长,为605 s,镀层的孔隙率为0,腐蚀电流密度最小(2.95μA/cm^2),腐蚀电位最大,为-0.384 V,比1060铝合金的正移0.889 V,腐蚀倾向变小。镀层呈典型的花椰菜包状物结构,添加柠檬酸之后,包状物细化,镀层组织结构更紧密均匀,无孔隙,镀层磷含量提高,使镀层由非晶态和微晶构成的混晶结构向非晶态转变,是其耐蚀性高的重要原因,提高钨含量使镀层硬度增加,为174 HV,是1060铝合金基体的4倍。

脉冲电沉积Ni-W-P合金镀层的硬度研究

研究了脉冲电沉积的Ni W P合金镀层的硬度。研究表明:脉冲频率和占空比对镀层的硬度都有很大的影响;在镀态和不同的热处理条件下,脉冲镀层的硬度都比直流镀层的硬度高100～200HV;热处理温度小于600℃时,镀层的硬度随温度的升高而升高,加热温度继续升高,镀层硬度呈直线下降;在400℃热处理条件下,随着热处理时间的延长,镀层的硬度增加,当热处理时间达到3h时,镀层硬度最高。

镀液pH值对铝合金化学镀Ni-W-P三元合金镀层组织和性能的影响

化学镀液的pH值不仅影响施镀过程的沉积速度,而且还将直接影响镀层的成分和性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差热分析(DTA)等测试手段研究了溶液pH值对化学镀N i-W-P合金镀层微观组织、相组成、镀速及硬度的影响。镀液pH=9时,镀层硬度最高,达610HV;镀速也最高,达11μm/h。温度在85℃时,镀层为非晶态。

化学镀Ni-W-P合金镀层的XPS分析

利用红外光谱和Ｘ射线光电子能谱对化学镀Ｎｉ－Ｗ－Ｐ合金镀层表面膜进行了研究，结果表明，Ｎｉ－Ｗ－Ｐ合金镀层表面存在一层薄而致密的氧化膜（钝化膜），而镀层内的Ｎｉ、Ｗ、Ｐ则均以零价态形式存在。

钢铁基体化学镀Ni-W-P合金镀层的研究

在化学镀液基本成分不变的情况下,考察了硫脲的质量浓度、乳酸的质量浓度、温度、pH值对沉积速率和化学镀Ni-W-P合金镀层中W的质量分数的影响。确定了最佳的工艺条件为:硫脲5×10^-5 g/L,乳酸16 g/L,温度90℃,pH值8.8。最佳工艺条件下所得化学镀Ni-W-P合金镀层中Ni、W、P三种元素的质量分数分别为86.38%、4.08%、9.54%。最佳工艺条件下所得化学镀Ni-W-P合金镀层能提高钢铁基体的显微硬度及其在中性盐溶液中的耐蚀性。

三乙醇胺络合剂对化学镀Ni-W-P合金镀层结构与性能的影响

目的研究以三乙醇胺作为络合剂对化学镀Ni-W-P合金镀层的组织结构和腐蚀性能的影响。方法以化学镀的方法在40Cr基体上制备Ni-W-P合金镀层,研究了三乙醇胺对Ni-W-P合金镀层的成分结构、沉积速率、耐蚀性和孔隙率的影响。结果三乙醇胺用量为8 m L/L时镀层W、P质量分数达到峰值,分别为3.63%、9.34%。三乙醇胺用量较低时,镀层具有非晶态结构;三乙醇胺用量达到12 m L/L时镀层开始出现晶态峰,具有混晶态结构。三乙醇胺浓度对镀层的沉积速率和孔隙率具有很大影响,三乙醇胺用量为10 m L/L时,镀速达到最大值14.1μm/h,用量为8 m L/L时,镀层的孔隙率最低,为0.07%。化学镀Ni-W-P合金镀层的耐蚀性随着三乙醇胺浓度的增加,具有先增加后降低的趋势,用量为8 m L/L时,镀层的腐蚀速率最低,为5.6μm/a,耐蚀性最好。结论以三乙醇胺作为络合剂能够得到胞状颗粒且颗粒均匀细小的Ni-W-P合金镀层,对镀层的结构具有一定的影响,可以提高Ni-W-P合金镀层的沉积速率。Ni-W-P合金镀层具有很好的耐蚀性,腐蚀速率最低为5.6μm/a。

化学镀Ni-Co-W-P合金镀层性能研究

为改善化学镀Ni-Co-W-P合金工艺镀速慢、镀层耐腐蚀性能差、析氢过电位高等问题，研究了镀液组分、pH值、温度、转速、表面活性剂对45钢上化学镀Ni-Co-W-P合金镀层沉积速度、耐腐蚀性能、镀层厚度、孔蚀率、表面形貌和硬度的影响，得出最佳镀液配方：6g／LCoSO4，24g／LNiSO4，20g／LNaH2PO2，20g／LNa2WO4·2H2O，20g／L（NH4）2SO4，24g／LNa3C6H5O7，11g／L苹果酸，pH值7．0～7．5，温度80℃，搅拌速度30r／min。结果表明，当pH为7．0～7．5时，沉积速度最大，孔蚀率最少；温度为80℃时，镀层综合性能好，超过80℃时，镀液的稳定性开始下降；转速为30r／min时，合金镀层的沉积速度达到最大值；加入50mg／L表面活性剂十二烷基磺酸钠的Ni-Co-W-P合金镀层试样的腐蚀电位（0．191V）大于未加入十二烷基磺酸钠表面活性剂（0．0408V）的。

化学镀Ni-W-P合金层镀覆工艺的研究

研究了镀液pH值、主盐浓度比（[WO42-]／[Ni2+]）、络合剂及稳定剂浓度对化学镀Ni-W-P合金层W及P含量的影响．结果表明，络合剂对其影响受镀液中主盐钨酸钠含量的控制，欲获得具有高W和P含量的镀层，必须在提高络合剂浓度的同时，按一定比例提高钨酸钠浓度．