超声波辅助射流电沉积Ni-W-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层工艺参数优化及性能研究

为提高农机部件表面耐磨性能,采用超声波辅助射流电沉积方法制备Ni-W-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层。利用JMP软件中预制的响应曲面刻画器、等高线刻画器及预制刻画器分析不同工艺参数(射流速率、Al_(2)O_(3)纳米粒子含量及超声波功率)间交互作用对纳米复合镀层显微硬度的影响,确定最佳工艺参数组合。为验证制备NiW-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层最优工艺参数组合,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度计及摩擦磨损试验机等设备,测试不同工艺参数组合下制备的纳米复合镀层表面形貌、组织结构及性能。结果表明:射流速率、Al_(2)O_(3)纳米粒子含量、超声波功率、二次交互项及二次幂项均对纳米复合镀层显微硬度影响较为显著。经JMP软件优化后的制备工艺参数组合为:射流速率3.71 m·s^(-1),Al_(2)O_(3)纳米粒子含量15.38 g·L^(-1),超声波功率210 W。最优工艺参数组合制得纳米复合镀层具有表面形貌致密、晶粒细化程度高、显微硬度大(724.9 HV)、摩擦系数及磨损量低等特点。

汽车零件冲压模具用导柱表面Ni-SiO_2纳米复合镀层的耐磨性能

为提高汽车零件冲压模具用导柱表面的耐磨性能,在导柱基材20Cr钢表面电沉积Ni-SiO_2纳米复合镀层。利用扫描电镜、能谱仪和透射电镜观察分析复合镀层的表面形貌、元素组成和显微组织,并利用显微硬度计和摩擦磨损试验机检测纳米复合镀层的硬度和耐磨性能。结果表明:纳米复合镀层的形貌质量较好,组织致密,平均晶粒尺寸为(50~100)nm;主要含Ni、Si、O等元素,其中SiO_2的质量分数约为7.8%;平均硬度约为660HV,是20Cr钢的1.1倍;耐磨性能优于20Cr钢,平均摩擦因数约为0.4,是20Cr钢平均摩擦因数的3/4。纳米复合镀层能够为20Cr钢提供有效的表面磨损防护,将纳米复合镀层用在汽车零件冲压模具用导柱上可提高导柱表面的耐磨性能。

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。

超声辅助电沉积制备Ni-SiO_2纳米复合镀层及耐蚀性能研究

利用超声辅助直流电沉积制备了Ni-SiO_2纳米复合镀层。采用X-射线衍射和扫描电镜对复合镀层的微观组织和表面形貌进行了表征;利用电化学工作站,研究了不同纳米SiO_2浓度下复合镀层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性能;利用接触角测量仪测量了接触角。结果表明,纳米SiO_2颗粒的加入,改善了镀层的表面形貌,提高了镀层的耐蚀性能。当镀液中的纳米SiO_2颗粒质量浓度达到5 g/L时,其表面形貌致密,接触角最大,耐蚀性能最佳。

Ni-SiO_2纳米微粒复合镀层的电沉积及其耐蚀性研究

采用控电流电沉积技术以铜为基体制备了Ni-SiO2纳米微粒复合镀层。通过改变镀液中SiO2纳米微粒的质量浓度,考察了其对镀层中SiO2微粒的质量分数、电沉积速率及镀层耐蚀性能的影响,对纯镍镀层与Ni-SiO2纳米微粒复合镀层的耐蚀性进行了比较。研究了阴极电流密度对复合镀层耐蚀性能的影响,并采用扫描电子显微镜对镀层形貌进行了分析。结果表明,通过改变ρ(SiO2),可以调节Ni-SiO2复合镀层的组成、电沉积速率和耐蚀性能。当ρ(SiO2)为10～15g/L且电流密度为1A/dm2时,复合镀层具有较好的耐蚀性能。相对于纯镍镀层,Ni-SiO2纳米微粒复合镀层具有更好的耐蚀性,其表面更致密、平整。

汽车用AZ91D镁合金表面Ni-SiO_2纳米复合镀层的制备与研究

为改善和提高汽车支架类零件常用的AZ91D镁合金表面耐蚀性能,采用两步法在其表面电沉积Ni-SiO_2复合镀层。设计了正交试验,以SiO_2质量分数和表面粗糙度作为评价指标,运用正交试验法确定了施镀工艺参数的影响主次顺序,并得到最优施镀工艺参数为:镀液中SiO_2颗粒质量浓度20 g/L、电流密度8 A/dm^2、超声波功率300 W、镀液温度55℃。结果表明:采用最优施镀工艺制备出Ni-SiO_2纳米复合镀层,其表面平整、致密,腐蚀均匀,腐蚀速率为65 g/(m^2·d),明显低于镁合金基体的96 g/(m^2·d)。Ni-SiO_2纳米复合镀层能够提供有效的表面防护,改善和提高镁合金耐蚀性能。

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。

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。

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.

超声场中脉冲电沉积Ni-CeO_2纳米复合镀层的耐蚀性

在超声场中用脉冲电沉积法制备了Ni-CeO2纳米复合镀层,考察了镀层中CeO2含量及表面形貌,研究了镀层在10wt%HCl溶液中的耐蚀性,分析了超声作用下脉冲参数对镀层耐蚀性的影响.结果表明:脉冲参数和超声波对镀层中CeO2含量和微观组织均有影响,适宜的脉冲参数可以提高镀层中CeO2含量,细化镀层晶粒,而超声波可促使镀层晶粒进一步细化;Ni-CeO2纳米复合镀层的耐蚀性与镀层中CeO2含量、镀层晶粒大小及组织致密程度有关;在占空比0.2、脉冲频率1000Hz时超声作用下制备的镀层中CeO2含量较高,镀层晶粒细小、组织致密,腐蚀速率最低,表现出优良的耐蚀性.

镍基纳米Al_2O_3复合电刷镀层含磨粒油润滑条件下的磨损性能

对比研究了润滑油中磨粒尺寸和含量对镍基纳米Al2O3复合电刷镀层和快速镍刷镀层磨损性能的影响.结果发现,由于纳米颗粒的作用,在相同条件下纳米复合镀层的耐磨性比快速镍镀层提高了30%～50%,而且复合镀层的磨损体积随磨粒尺寸和含量的影响不如快速镍镀层显著.

电沉积Ni-La_2O_3纳米复合镀层的摩擦磨损性能

用复合电沉积方法制备了Ni-La2O3纳米复合镀层,研究了La2O3纳米颗粒含量对纳米复合镀层摩擦磨损性能的影响,并用扫描电子显微镜分析了其磨损机理.结果表明,在干摩擦条件下,随着La2O3纳米颗粒含量的增加,纳米复合镀层的摩擦系数降低,耐磨性能提高;La2O3质量分数为3.1%的纳米复合镀层的摩擦系数最低,耐磨性能最佳;纯Ni镀层呈现严重的粘着磨损特征,而纳米复合镀层主要呈现轻微磨粒磨损特征.

镍磷纳米SiO_2化学复合镀层耐腐蚀特性研究

研究了镍 磷 纳米SiO2化学复合镀层的机理,用SEM和XRD等技术分析了复合镀层的微观结构,比较了传统的化学镀镍 磷层和纳米复合镀层的沉积速度和耐蚀性.结果表明,纳米SiO2颗粒的引入加快了化学镀层的沉积速度,在同等条件下可降低化学镀的反应温度,镀层在酸、碱、盐水溶液中表现出了良好的耐蚀性能.

超声电沉积法制备Ni-Y_2O_3纳米复合镀层的工艺

Y2O3-Ni复合电沉积层性能优异,用途颇多,但目前有关这方面的研究报道较少。采用超声波技术电沉积制备了Ni-Y2O3纳米复合镀层,考察了制备工艺参数对复合镀层中Y2O3含量和镀层硬度的影响,采用环境扫描电子显微镜(ESEM)对纳米复合镀层的表面形貌进行了分析。结果表明,Y2O3添加量20g/L、JC2A/dm2、超声波功率300W时,复合镀层的表面组织均匀致密、晶粒细小且显微硬度较高;超声波空化作用产生的微射流可以减少纳米颗粒团聚,提高镀层的性能。

超声-电沉积Ni-纳米Al_2O_3复合镀层耐蚀性能研究

采用超声-电沉积法,在20#钢上制备N i-纳米A l2O3复合镀层。通过将试验样片恒温25℃静态全浸泡在pH=3.5、NaC l的质量分数为5%的溶液中浸泡210h的方法,研究脉冲电流密度、脉冲占空比、超声波功率、纳米A l2O3颗粒浓度等工艺参数对纳米复合镀层耐蚀性能的影响。利用扫描电镜(SEM)观察复合镀层表面形貌及测量复合镀层的断面厚度;利用理学D/max2400型X射线衍射仪(XRD)确定镀层中含有第二相纳米A l2O3粒子。

超声波对Ni-ZrO2纳米复合镀层微观结构和显微硬度的影响

在超声作用条件下以复合电镀法制备了Ni-ZrO_2纳米复合镀层,用X射线衍射仪和扫描电镜分别对镀层的结晶取向和表面形貌等微观结构进行了分析,并对镀层的显微硬度进行了测试。结果表明:与不加超声相比,在超声作用下制备的Ni-ZrO_2纳米复合镀层也在(2 0 0)晶面形成择优取向,但其晶面相对织构系数明显提高,达到93%;由于超声强力搅拌和超声空化效应,在超声作用下制备的Ni-ZrO_2纳米复合镀层的晶粒尺寸细小、组织均匀致密;其显微硬度较高,达到602 HV,比无超声(497 HV)时的有大幅度提高。

电沉积技术制备纳米SiO_2/Ni复合镀层工艺的研究

利用电沉积方法制备了纳米SiO2/Ni复合镀层。研究了阴极电流密度、微粒浓度、pH值、搅拌方式和表面活性剂种类以及浓度等对镀层沉积速率的影响,为正确制定电镀工艺提供了依据。扫描电镜观察表明,纳米微粒的加入增加了镀层表面的不工整性。

Ni-P-纳米TiO_2复合镀层的耐蚀性研究

采用全浸泡腐蚀试验,系统研究了Ni P 纳米TiO2 复合镀层在HCl、H2 SO4、HNO3、NaOH和NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,Ni P 纳米TiO2 复合镀层比Ni P化学镀层具有更优异的耐酸、耐碱、耐盐腐蚀的性能;复合镀层在盐和碱性腐蚀液中的耐蚀性优于酸性腐蚀液;Ni P 纳米TiO2 复合镀层在不同腐蚀液中的腐蚀形态明显不同,复合镀层在NaOH、NaCl和HCl溶液中的腐蚀形态为均匀腐蚀型,而在H2 SO4和HNO3强氧化性介质中的腐蚀形态则为点蚀穿透型;保持镀层在腐蚀液中的完整性对提高镀层的耐腐蚀性能至关重要。

电沉积工艺参数对Ni-TiN-CeO_2二元纳米复合镀层中粒子复合量的影响

采用超声-脉冲电沉积法制备了Ni-TiN-CeO2二元纳米复合镀层,研究了工艺参数对镀层中CeO2及TiN粒子复合量的影响,并对镀层的表面形貌及成分进行了测试和分析。结果表明,超声-脉冲电沉积Ni-TiN-CeO2纳米复合镀层的最佳工艺参数为阴极电流密度4A/dm2,TiN粒子添加量15g/L,CeO2粒子添加量40g/L,正向脉冲占空比20%,超声波功率180W。在该工艺条件下,可获得CeO2质量分数为3.3%、TiN质量分数为4.4%的Ni-TiN-CeO2二元纳米复合镀层。同时,TiN与CeO2二元纳米粒子的加入,充分发挥了两种纳米粒子复合的协同效应,优化了粒子与基质金属的共沉积方式,大大改善了镀层质量。