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。

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。

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。

2014铝合金表面Ni-P/金刚石复合镀层的制备和性能

为了提高铝合金表面的耐磨能力,采用电沉积法在2014铝合金表面制备了Ni-P/金刚石复合镀层,利用波长色散X射线荧光光谱分析以及扫描电子显微镜、维氏硬度仪、电化学工作站、摩擦磨损试验机等仪器设备研究了镀层中不同金刚石颗粒含量对镀层的元素组成、表面形貌、显微硬度、腐蚀性能和耐磨性的影响。结果表明,随着镀液中金刚石颗粒添加量从0增加至1.0 g/L,镀层的腐蚀电流密度降低,腐蚀电位升高,显微维氏硬度从526 HV_(0.5)升高至786 HV_(0.5);当金刚石颗粒添加量为1.0 g/L时,镀层的磨损率最低。随着金刚石含量的增加,镀层的磨损机理由疲劳磨损转变为疲劳磨损与黏着磨损的相互作用再转变为黏着磨损。

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)。

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。

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/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.

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。

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。

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.

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。

Ni-P-金刚石粉化学复合镀层的性能

本文用扫描电镜对Ni－P－金刚石粉化学复合镀层的表面状态及内部形貌进行了观察，并用图像处理仪定量计算了复合镀层中金刚石粉的体积百分数。结果表明，随镀液中金刚石粉添加量增加，镀层中金刚石粉含量也增加；金刚石粉在镀层中呈均匀分布。同时，测定了复合镀层的力学性能，结果指出，复合镀层中金刚石粉含量增加，硬度、耐磨性提高。

钨粉粒径对金刚石扩散镀钨影响的研究

金刚石镀钨能够改善铜与金刚石的润湿性,有助于合成金刚石/铜复合材料。采用扩散烧结法对金刚石表面进行处理,研究钨粉粒径对镀层的影响。并对试验机理及规模化生产的可行性进行了论述。试验结果表明:钨粉粒径过小或过大时均镀覆失败,其最佳镀覆粒径为金刚石粒径的1/3~2/3;金刚石烧结量对镀层影响关系很小,真空扩散镀钨烧结法适用于工业批量生产。

复合电刷镀Ni-金刚石的工艺研究

复合电刷镀是一种新的电刷镀工艺方法 ,Ni-金刚石复合镀层的硬度及耐磨性能非常好 ,具有很好的经济、使用价值。本文研究、分析了复合电刷镀Ni-金刚石镀液配方、工作电压、溶液温度、镀笔运动速度等工艺条件对镀层中金刚石含量、沉积速度的影响 。

爆轰合成超微金刚石及其在复合镀层中的应用

综述了超微金刚石（ＵＦＤ）的爆轰合成原理和方法，介绍了ＵＦＤ的特性及在复合镀层中的应用进展。

Ni-金刚石复合电沉积的界面作用力及其对复合量的影响

采用复合电沉积技术制备Ni-金刚石复合镀层，实验中镀层微粒含量可控制在1．47％～15．6％（质量分数）范围；测定了金刚石微粒在电极上的附着率和金刚石微粒与新生镍间的界面作用力，研究了电流密度、搅拌强度及方式、微粒粒径等工艺参数对复合量的影响。结果表明：金刚石微粒进入镍镀层所需要的滞留时间极短，在此过程中，界面作用力是主要因素，而非简单的几何形状的锁定或机械啮合作用，该作用力大小约3．3×10^3N/m^2；间歇搅拌可提高复合量。

综述与专论金刚石复合镀层的研究现状

综述了化学复合镀、复合电沉积法制备金刚石复合镀层的研究现状。阐述了复合镀层制备的机理,应用及制备中存在的主要问题,并为今后的研究提出了建议。