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。

p-Si/n-Ga_(2)O_(3)异质结制备与特性研究

本实验采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺,在p(111)型Si衬底上制备了p-Si/n-Ga_(2)O_(3)结构的PN结。通过X射线衍射仪、原子力显微镜等对样品进行了晶体结构、表面形貌、表面粗糙度等的表征分析;通过磁控溅射与蒸镀方法在样品上生长Ti/Au电极并进行I-V特性曲线、开启电压、开关电流比、反向饱和电流、理想因子、零偏压下的势垒高度等结特性测试,研究了掺杂浓度与薄膜厚度对PN结特性的影响,并对其原因进行了分析;通过二步生长法和缓冲层温度优化实验,减少了Si衬底与β-Ga_(2)O_(3)之间的晶格失配与热失配带来的影响,对薄膜与器件特性进行了优化。最终获得了表面粗糙度最低可达到4.21 nm的高质量n型β-Ga_(2)O_(3)薄膜,以及具有较低理想因子(42.1)的PN结。

低填充P-Si基阻燃体系协效阻燃PA66的制备及性能

尼龙66(PA66)作为一种广泛使用的工程塑料,因其优异的力学性能和加工性能而备受青睐。然而,PA66的可燃性限制了其在某些安全要求较高的应用领域的发展。为了解决这一问题,可通过构建P-Si基协效阻燃体系,对PA66进行熔融共混改性,以期提高其阻燃性能、力学性能及热稳定性。采用熔融共混法制备PA66复合材料,利用二乙基次磷酸铝(ADP)、次磷酸铝(AHP)及纳米二氧化硅(SiO2)构建多元协效阻燃体系,并系统研究了ADP/AHP/SiO2协效阻燃体系对PA66性能的影响,对PA66复合材料的阻燃性能、力学性能及热稳定性进行了综合评价。实验结果表明,ADP/AHP/SiO2协效阻燃体系显著提升了PA66的阻燃性能,当添加总量为9份时,PA66复合材料的阻燃等级达到V-0级别,极限氧指数高达34.3%。此外,PA66复合材料的拉伸性能也得到了显著提升,拉伸强度和拉伸弹性模量分别提高了27%和36%。热重测试显示,PA66复合材料的热稳定性也有明显改善。ADP/AHP/SiO2协效阻燃体系不仅显著提高了PA66的阻燃性能,还有效改善了其力学性能和热稳定性。该体系的引入为PA66的工程应用提供了有力支持,具有重要的实际应用价值和市场前景。

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。

P-Si上电沉积非晶Ni-W-P薄膜的耐蚀性研究

对P-Si上电沉积Ni-W-P合金薄膜在3％NaCl、0．5mol·dm－3H2SO4、1mol·dm－3HCl介质中的阳极溶解行为进行了研究，XPS分析了钝化膜中各元素的化学价态和存在形式。结果表明，非晶Ni-W-P合金薄膜的耐蚀性远优于晶态Ni-W-P4膜和非晶Ni-P薄膜；高W合量的非晶Ni-W－P合金薄膜，有较强的耐蚀能力；在NaCl介质中非晶Ni-W-P合金形成了由Ni2O3、NiHPO4和WO3组成的钝化膜。

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。

稀土对化学镀Ni-W-P镀液及镀层性能的影响

研究了4种稀土元素Nd、Pr、Ce、La的硫酸盐及其氧化物对化学镀Ni W P镀液的沉积速度和镀层耐硝酸滴定变色时间的影响。结果表明,4种稀土的硫酸盐均降低了镀液的沉积速度,并使镀层的耐蚀性能下降;Nd、Ce、La的氧化物亦使镀层的耐蚀性下降,而当ρ(Pr2O3)为4mg/L时,镀液的稳定性为未加Pr2O3时的2倍,其沉积速度明显加快,镀层的耐硝酸滴定变色时间超过2000s,硬度明显增大,SEM图表明该镀层呈现致密而均匀的胞状形貌,表面质量优于未加稀土的镀层,X-射线衍射图也表明Pr2O3促进了镀层的非晶态化程度,从而提高其耐蚀性能。

不锈钢衬底化学镀Ni-W-P三元合金组织及性能研究

采用复合络合剂,在2Cr12不锈钢上直接化学镀Ni-W-P,并对镀层的形貌、成分、组织结构及性能进行了检测和分析。结果表明:不锈钢经过合适的前处理后,得到的镀层光亮、均匀,表面呈胞状组织;在400℃热处理后,开始析出Ni3P相;镀态层的硬度HK值由8186MPa提高至11850MPa;结合力、耐磨性也有明显增强。

钨含量对铝合金化学镀Ni-W-P硬度和耐磨性的影响

研究铝合金化学镀Ni-W-P三元合金的耐磨性能,探讨钨含量对铝合金(LY12)化学镀Ni-W-P耐磨性和硬度的影响。结果表明:铝合金表面化学镀Ni-W-P三元合金在400℃加热1h后,表面硬度达HV251080,表面硬度和耐磨性均较基体提高10倍以上;但过高的W含量,使得表面硬度下降。磨损实验发现,试样产生了镀层碎裂和剥落现象。其主要原因是由于铝合金基体与镀层热膨胀系数的差异及Ni3P的析出导致应力过大,引起镀层硬度和耐磨性随着W含量的增加而下降。并用化学镀Ni-W-P合金沉积机理解释了镀层成分分布特征的形成原因。

电化学法制备Ni-W-P纳米线阵列电极及其催化析氢性能

采用二次氧化法制备了多孔阳极氧化铝(AAO)模板,通过控制电位沉积技术在AAO模板内组装了Ni-W-P合金纳米线阵列.在扫描电子显微镜(SEM)下观察到Ni-W-P纳米线表面光滑,长约20μm,直径均匀(约为100nm),与AAO模板孔径基本一致.阴极极化曲线和交流阻抗图谱(EIS)的测试结果表明,Ni-W-P合金纳米线阵列电极析氢反应(HER)电阻减小,具有更高的催化析氢活性,电流密度为10mA·cm-2时,析氢极化电位较Ni-W-P合金电极正移约250mV.

电沉积制备(Ni-W-P)-TiO_2纳米复合电极的催化析氢性能

用恒电流复合电沉积方法制备(Ni-W-P)-TiO2复合电极,讨论TiO2悬浮量和电沉积时间对电极催化析氢性能的影响。采用SEM和XRD对电极的表面形貌和晶体结构进行分析,以稳态极化曲线对电极的催化析氢特性进行评价,并推测其反应机理。结果表明:(Ni-W-P)-TiO2电极是纳米TiO2粒子相和纳米晶Ni-W-P固溶体相构成的复合电极,具有较高的催化析氢活性;在25℃、0.5mol/LH2SO4介质中(Ni-W-P)-TiO2电极的表观交换电流密度是Ni-W-P合金电极的2.7倍,是Ni电极的53倍;当电流密度为100mA/cm2时,该电极电势相对于Ni-W-P电极正移了176mV,相对于Ni电极正移了581mV;(Ni-W-P)-TiO2复合电极催化活性的提高主要源于反应机理的改变,复合电极表面的TiO2纳米粒子与Ni-W-P合金具有明显的电子协同效应。

纳米TiO_2修饰Ni-W-P电极的制备及其光电催化析氢性能

在Cu基体上电沉积Ni-W-P合金后,通过溶胶-凝胶法制备了纳米TiO_2修饰Ni-W-P合金电极.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、阴极极化曲线测试了TiO_2/Ni-W-P电极的表面形貌、结构及催化析氢性能,考察了烧结温度、TiO_2膜层厚度对电极结构和性能的影响.实验结果表明:550℃下烧结1h、拉膜15次制备的TiO_2/Ni-W-P电极光电催化析氢性能最佳,500W碘钨灯照射下析氢过电位减小约140mV;此时TiO_2为锐态矿型和金红石型混晶结构,平均晶粒尺寸约7nm.

铝合金化学镀Ni-W-P三元合金组织及性能的研究

在铝合金表面化学镀Ni-W-P三元合金,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差热分析(DTA)等测试手段对镀层的形貌、成分、组织结构及性能进行了研究。结果表明:镀层完全覆盖基体,表面由胞状物组成,光亮均匀,颗粒平均直径约为7μm。镀态时,镀层硬度达到HV610左右,属于均一单相体系,有较高的耐腐蚀性;若在380℃进行热处理,镀层中有Ni和Ni3P晶体析出,硬度达到HV920左右。环境温度较高时,W的沉积可阻碍Ni3P的析出,延滞Ni合金的晶化过程,使得Ni-W-P镀层比Ni-P镀层具有更好的热稳定性。

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。

换热表面Ni-W-P镀层抗垢特性

通过调整Ni-W-P化学镀镀液中钨酸钠浓度,获得了钨元素含量不同的三元Ni-W-P镀层。进一步的实验研究表明,随着三元Ni-W-P镀层中钨元素含量的增加,其热稳定性得到显著改善,同时,镀层晶粒转变的激活能值呈增大趋势。三元Ni-W-P镀层的抗垢性随着镀层中钨元素含量的增加而降低,而与镀层表面自由能以及表面粗糙度没有必然的联系。

Ni-P/Ni-W-P双层化学镀的研究

用双层化学镀工艺取代传统的单层化学镀工艺,得到的Ni-P/Ni-W-P镀层比Ni-W-P镀层更均匀﹑细致;同时有着更好的硬度﹑耐磨性和耐蚀性能。

铝合金化学镀Ni-P、Ni-W-P组织及相转变行为

采用差示扫描热分析仪(DSC)、X射线衍射(XRD)等研究了6061铝合金基体化学镀Ni-P、Ni-W-P合金的组织结构及相转变行为。结果表明,镀态Ni-P、Ni-W-P镀层的结构都是微晶结构；200℃热处理1h后,Ni-P、Ni-W-P镀层仍为微晶,但微晶有所长大；300、400、525和600℃热处理1h后,Ni-P、Ni-W-P镀层析出Ni_3P和Ni晶体,没有其它亚稳相析出；400℃时Ni-P、Ni-W-P镀层硬度达到峰值,其值分别为840HV100和940HV100。

42CrMo钢化学镀Ni-W-P镀层耐磨性能的研究

研究42CrMo钢表面化学镀Ni-W-P的配方及工艺条件,并对其进行组织性能分析测试。结果表明:化学镀Ni-W-P合金层经380℃×1 h热处理后耐磨粒磨损性较42CrMo基体提高6.28倍;化学镀Ni-W-P合金层耐磨粒磨损性较42CrMo提高3.92倍;化学镀Ni-W-P合金层热处理后耐黏着磨损性较42CrMo提高2.80倍;化学镀Ni-W-P合金层耐黏着磨损性较42CrMo提高1.61倍。

成分和结构对Ni-W-P镀层抗冲刷腐蚀性能的影响

研究了不同成分和结构的ＮｉＷＰ合金镀层的硬度、耐蚀性及在液固双相流中的抗冲刷腐蚀性能，并对镀层表面膜进行了ＸＰＳ分析，结果表明：镀层中钨含量的增加有利于提高镀层的硬度、耐蚀性和抗冲刷腐蚀性能。由Ｎｉ（ＯＨ）２，ＷＯ３，Ｎｉ３（ＰＯ４）２组成的表面膜具有较强的修复能力，这是使镀层具有优异抗冲刷腐蚀性能的主要因素之一。４００℃以下较低温度的热处理提高了镀层的硬度，但削弱了镀层的耐蚀性，然而对抗冲刷腐蚀性能却略有提高。