不同锌合金镀层的制备及其耐腐蚀与机械性能研究

利用电沉积方法在铜基体上分别制备Zn-Ni合金镀层、Zn-Co合金镀层、Zn-Ni-P合金镀层和Zn-Ni-W合金镀层,并研究不同锌合金镀层的微观形貌、晶相结构、结合强度、耐腐蚀性能、硬度、韧性与耐磨性能。结果表明:不同锌合金镀层完全覆盖铜基体,并且结合强度高,但它们的形貌特征及物相有所不同,耐腐蚀与机械性能也存在差异。Zn-Co合金镀层的晶粒呈团簇颗粒状,堆积紧密;Zn-Ni-P合金镀层的晶粒呈细小块状,堆积紧密;Zn-Ni-W合金镀层的晶粒呈花蕊状,以缠绕形式紧密结合。它们的致密性和耐腐蚀性能明显好于Zn-Ni合金镀层,硬度较Zn-Ni合金镀层分别提高约68 HV、62 HV、109 HV,磨损体积较Zn-Ni合金镀层分别降低约65%、40%、42%。Zn-Ni-P合金镀层的耐腐蚀性能最好,具有最高的电荷转移电阻4.04×103Ω·cm2和低频阻抗模值1.10×104Ω·cm2,而Zn-Ni-W合金镀层具有高硬度(421.8 HV),还表现出良好的韧性与耐磨性能。

国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝耐久性研究

以国家速滑馆首次应用的国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝为研究对象,对其使用性能、基本特性及耐久性等进行研究。采用了国家速滑馆内部高空索体实际服役环境处的大气暴露试验方式,综合考虑索在加工安装过程中易产生的损伤,对索丝试件进行了划痕、刮擦、焊点的预制缺陷设计,研究了含预制缺陷的国产Zn-5%Al-稀土合金镀层高钒封闭索丝在真实使用环境中的大气腐蚀行为规律,并采用力学性能测试研究了索丝在服役环境大气腐蚀作用下的力学性能变化规律及不同缺陷对力学性能的影响。结果表明,加工安装过程中在索丝表面合金镀层产生的划痕、刮擦、焊点等损伤,会破坏合金镀层的完整性。大气暴露试验和力学性能试验中,三类缺陷对索丝金属镀层防大气腐蚀性能和单丝抗拉强度均有负面影响,其中焊点缺陷影响最大,单丝抗拉强度下降约40%。

喷砂压力对钛合金镀层缺陷的影响

航空航天等钛合金关键部件的镀层缺陷问题一直是研究热点。针对钛合金母材喷砂处理导致镀铬层缺陷严重的问题,研究了喷砂参数对钛合金镀层缺陷的影响。并采用磁粉检测、金相显微镜、能谱仪和扫描电镜等对镀层缺陷形成原因进行分析,给出喷砂参数建议。试验结果表明,钛合金在喷砂处理时,会使白刚玉砂镶嵌到钛合金母材表面,导致镀层与母材结合力差并发生开裂。采用100目(150μm)白刚玉砂,0.4 MPa喷砂压力,可以有效改善白刚玉砂在母材表面的残留现象,为获得高质量钛合金镀层的母材喷砂参数的选择提供了指导。

不同厚度锌铝镁合金镀层的耐腐蚀性能

[目的]锌铝镁(Zn-Al-Mg)合金镀层作为一种新型高耐蚀性镀层,其厚度对耐蚀性具有显著影响。[方法]通过辉光放电光谱仪(GDS)、扫描电镜(SEM)、电化学工作站等仪器测试,对比了Zn-Al-Mg合金镀覆量为80、120和180 g/m^(2)的镀锌钢(分别用ZM80、ZM120和ZM180表示)在中性盐雾环境下的耐蚀性。[结果]ZM80、ZM120和ZM180在中性盐雾试验中出现红锈的时间分别为840、1176和1512 h。三者的腐蚀过程包括钝化膜保护、锌层阻隔保护、锌层电偶保护和基体腐蚀4个阶段,其中钝化膜的保护作用与其均匀性有较大关联。ZM120和ZM180的划叉试样在不同时间段的红锈面积与未划叉试样相比无明显区别,这主要归因于Zn-Al-Mg合金镀层在破损区域形成的致密腐蚀产物有效减缓了腐蚀进程。[结论]不同厚度Zn-Al-Mg合金镀层的防腐能力不同,实际生产中可以根据应用场景选择镀层厚度合适的镀锌铝镁合金钢。

Ce对Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性能的影响

为了考察Ce含量对热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层的组织和耐腐蚀性能的影响,采用SEM、EDS、XRD等方法对镀层的形貌、组织成分及物相进行了观察分析,结合盐雾试验对腐蚀产物形貌、组成及含量以及去除腐蚀产物后的镀层形貌进行了分析,并进一步通过电化学测试考察了不同镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。结果表明,Zn-5Al-1.5Mg-xCe (x=0, 0.05, 0.10, 0.25,质量分数,%)合金镀层的组织由富Zn相、富Al相和Zn/Al/MgZn_(2)(或Mg_(2)Zn_(11))三元共晶组织组成,少量Ce的加入增加了镀层中三元共晶组织的比例。Ce可以减薄镀层,细化富Al相,提高镀层的均匀性。当Ce添加量为0.10%时,细化效果最好。另外,Zn-5Al-1.5Mg-0.10Ce合金镀层的耐腐蚀性能最好,是Zn-5Al-1.5Mg合金镀层的2.6倍左右。Ce提高了镀层的均匀性,减少了局部腐蚀,提高了Zn_5(OH)_8Cl_(2)·H_(2)O腐蚀产物保护层的均匀性和致密性,从而提高了镀层的耐腐蚀性能。

硝酸钇对黄铜基体电沉积Co-W-P合金镀层性能的影响

选用硝酸钇作为添加剂加到镀液中,研究了硝酸钇添加量对黄铜基体上电沉积Co-W-P合金镀层的外观、微观形貌、组织结构、硬度、抗磨损性能与抗划伤性能的影响。结果表明:改变硝酸钇添加量对Co-W-P合金镀层的外观、覆盖能力、衍射峰位置以及择优取向无明显影响,但添加适量硝酸钇使Co-W-P合金镀层中孔洞数量减少,表面致密性逐步改善,硬度增大,抗磨损性能与抗划伤性能明显提高。当硝酸钇的添加量为3 g/L,电沉积的Co-W-P合金镀层表面平整且致密,呈现(200)晶面择优取向,硬度达到536.8 HV,磨损量仅为4.6 mg/cm^(2)并且表面磨损程度轻,表现出良好的抗磨损性能与抗划伤性能。

非晶态Co-Mo-P合金镀层的制备及其对Q235钢的腐蚀防护作用

采用电沉积方法在Q235钢表面制备出非晶态Co-Mo-P合金镀层,以期有效提高Q235钢的耐腐蚀性能从而增强混凝土结构的耐久性。实验结果表明:非晶态Co-Mo-P合金镀层的表面粗糙度仅为0.41μm,平整度和致密性好于相同厚度的Zn-Ni合金镀层和热镀锌层。与Zn-Ni合金镀层和热镀锌层相比,非晶态Co-Mo-P合金镀层具有更高的膜层电阻、电荷转移电阻、低频阻抗值(|Z|_(0.01 Hz))和最大相位角,分别为1.44×10^(3)Ω·cm^(2)、8.95×10^(3)Ω·cm^(2)、1.50×10^(4)Ω·cm^(2)和66.6°,并且在模拟混凝土孔隙液中浸泡腐蚀10 d后整体腐蚀程度最轻,腐蚀失重低至1.42×10^(-3) g/cm^(2),表现出优异的耐腐蚀性能,能够为Q235钢提供长期有效的腐蚀防护作用。原因归结为非晶态Co-Mo-P合金镀层无晶界且不存在位错缺陷,加之表面孔洞很少,能更有效阻隔腐蚀介质并阻断其扩散路径。

电镀参数对电沉积Sn-Ag-Cu合金镀层的影响

采用自主研发的甲磺酸锡银铜电镀液在黄铜基体上制备了Sn-Ag-Cu合金镀层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其自带的能谱仪(EDS)分析了电镀工艺参数对Sn-Ag-Cu合金镀层的成分、表面形貌以及镀层厚度产生的影响。结果表明,当电流密度为4 A/dm^(2)、温度为25℃及pH为5.5时,可获得结晶较细且致密,表面平整光亮且厚度均匀的Sn-Ag-Cu合金镀层。

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。

Zn-Ni-La合金电沉积工艺研究

研究了在氯化物体系中电镀Zn-Ni-La合金,在Zn-Ni合金镀层中引入La,以达到节约金属镍的目的。发现镀液中加入稀土,能使Zn-Ni-La合金的阴极极化增大近0.2V,使镀层变得更为致密光亮,并提高镀层的综合性能。同时研究了配位剂浓度对Zn-Ni-La合金镀层中稀土含量的影响,发现配位剂的添加使镀层中稀土的含量先增大后降低,分别在20g/L和30g/L时出现最大值。最后,研究了Zn-Ni-La合金的耐蚀性。结果表明:镀层中通过引入稀土元素作为合金元素之一,明显降低了镀层中镍的含量,使镀层中镍含量仅为2%左右的情况下即与Zn-Ni(13%)合金耐蚀性相当。

钛合金脉冲电沉积Cu-WC复合镀层的硬度与摩擦磨损性能

为有效提高钛合金的抗摩擦磨损性能,在钛合金表面脉冲电沉积Cu-WC复合镀层。分别研究了平均电流密度、脉冲占空比对复合镀层的微观形貌、WC颗粒含量、硬度以及摩擦磨损性能的影响。结果表明:当平均电流密度为1.5 A/dm^(2)、脉冲占空比为20%时,电沉积的Cu-WC复合镀层致密性最好,WC颗粒含量接近2.4%,其硬度(240.4 HV)约为纯Cu镀层的2倍,还表现出良好的抗摩擦磨损性能,平均摩擦系数较钛合金降低约38%。适当增大平均电流密度(0.5~1.5 A/dm^(2))或提高脉冲占空比(10~20%)能使较多WC颗粒参与电沉积过程,起到明显细化晶粒作用和弥散强化作用,促进形成结构致密的Cu-WC复合镀层,因而具有较高硬度和良好的抗摩擦磨损性能。

钨含量对Ni-W合金镀层摩擦学性能的影响

为探究W含量对Ni-W合金镀层摩擦学性能的影响,采用脉冲电沉积技术在45钢基体表面制备Ni-W合金镀层,探究钨含量对Ni-W合金镀层微观结构、力学及摩擦学性能的影响。研究结果显示:制备的Ni-W合金镀层晶粒尺寸均匀致密,镀层与基体之间结合紧密;与基体材料相比,Ni-W合金镀层具有更高的硬度,且硬度随着钨含量增加而增加;45钢基体磨损行为主要表现为磨粒磨损,Ni-W镀层主要表现为黏着磨损和磨粒磨损,且随着W含量的增加,镀层的耐磨性能逐渐提高;在干摩擦和PAO6油润滑条件下,Ni-W合金镀层能够显著降低基体的磨损,尤其在油润滑条件下,镀层表面几乎没有出现磨损。因此,脉冲电沉积Ni-W合金镀层具备优异的摩擦学性能,通过调节镀层中的钨含量可有效改善其力学性能和摩擦学性能。

电力金具表面电沉积Zn-Mn合金镀层及其耐蚀性能研究

Zn镀层是一种常见的防腐涂层,可作为牺牲阳极为电力金具提供良好的阴极保护。电沉积制备的Zn合金镀层可进一步提高镀层的耐蚀性,为电力金具提供更为有效的防护。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、动电位极化曲线和电化学阻抗谱分别对Zn-Mn合金镀层的物相、微观形貌和耐蚀性能进行了表征,研究了镀液中MnSO_(4)·H_(2)O的含量对Zn-Mn合金镀层的影响。结果表明,Zn-Mn合金镀层在3.5 wt.%NaCl溶液中具有明显的钝化特征,其腐蚀电流密度低于纯Zn镀层,电化学阻抗值大于纯Zn镀层。当镀液中的MnSO_(4)·H_(2)O的含量为33.8g/L时,所制备的Zn-Mn合金镀层(Zn-Mn Ⅱ)具有平整致密的表面形貌和较高的Mn含量,其耐蚀性能最好。

紫铜表面Ni-Mo-P三元合金镀层工艺的优化及耐蚀性能研究

为探究工艺参数对紫铜基底化学镀Ni-Mo-P三元合金镀层耐蚀性的影响,采用单因素变量法,通过改变镀液pH值、Na_(2)MoO_(4)·2H_(2)O浓度和施镀温度,以质量分数3.5%NaCl溶液中的电化学测试结果为衡量指标,确定Ni-Mo-P三元合金镀层最优的化学镀液配方和工艺参数。对该条件下镀层进行微观结构和元素组成分析,进一步探究了其耐腐蚀机理最优镀液配方和工艺参数,结果为:NiSO_(4)·6H_(2)O 27 g/L,NaH_(2)PO_(2)·H_(2)O 20 g/L,纳米复合添加剂30 g/L,Na_(2)MoO_(4)·2H_(2)O 4 g/L,SDBS 0.008 g/L,pH=9.0,温度90℃。在该条件下Ni-Mo-P三元合金镀层具有优异的耐腐蚀性,表面平整致密,以及良好的疏水性。镀层表面元素分布均匀,但Mo的含量增多导致P的含量下降,使其非晶态特征减弱。本研究中Ni-Mo-P三元合金镀层工艺为在紫铜表面制备优异耐蚀性能的多元镀层提供了新的思路。

不同镀层上镀电镀镍磷合金研究

稀土钕铁硼永磁材料在表面进行电镀镍磷合金镀层时,需要在稀土钕铁硼永磁材料表面预先电镀一层镀层,才能继续进行电镀镍磷合金;通过对比不同底层镀层基材上镀镍磷合金,对比镀层光泽度、粗糙度、镀速、百格、微观结构、磁衰、耐盐雾性,研究不同底层镀层对镍磷合金表面外观及性能的影响。实验表明,镍镀层上镀情况要优于铜镀层,多层镀层优于单层镀层。

滚镀参数对SnAgCu合金镀层形貌和厚度的影响

为了在铜核球表层镀覆一定厚度的SnAgCu合金镀层,研究滚镀工艺参数对SnAgCu合金镀层形貌和厚度的影响。在已有的柠檬酸盐-硫脲体系电镀SnAgCu合金和前期研究基础上,固定镀液各成分浓度,分析电流密度、温度、酸碱值、滚筒转速、时间等滚镀工艺参数对微铜球表面SnAgCu合金镀层形貌和厚度的影响。研究表明,当电流密度为3A/dm^(2),温度为20~25℃,酸碱值为5.0~5.5,滚筒转速为12~14r/min时,可以在微铜球表面得到光亮、细致、均匀的SnAgCu合金镀层。

镀层中Zn-Fe合金层对海洋工程用钢丝腐蚀性能的影响

热镀锌钢丝镀层中Zn-Fe合金相组成及含量对镀层腐蚀性能影响较大。对Zn-Fe合金层形貌和厚度进行分析,结果表明:镀锌钢丝的耐腐蚀性能随合金层和纯锌层总厚度增加而增加,而Zn-Fe合金层不是越厚越好,最佳厚度6~7.5μm,此时合金层中的脆性相Γ(Fe 5Zn 21),软脆相ξ(FeZn 13)所占比例较少,合金层未出现裂纹,不存在疏松、组织粗大等现象。严格控制合金层中的锌铁元素含量比例,铁元素质量分数在纯锌层内控制在不大于1.5%,而Zn-Fe合金层的Fe元素含量最好控制在不大于8%,保证最佳相δ(FeZn 7)比例是80%~85%,此时合金层的防护性能最佳。

离子液体电沉积铝及铝合金镀层的研究进展

近些年来离子液体中电沉积制备铝及铝合金镀层的电沉积技术作为一种新型绿色工艺而备受关注,且铝及铝合金镀层在航空航天、电子、汽车等诸多领域得到广泛应用。离子液体作为电解质具有导电性高、电化学窗口宽等优点,采用离子液体电沉积铝及铝合金镀层能够有效提升镀层的耐蚀性、强度和硬度等一系列性能,这为一些耐蚀性低、力学性能差的材料的加强提供一种可行性的方法。本文系统综述了近些年来不同离子液体体系电沉积铝及铝合金的研究进展,重点介绍不同类型离子液体电沉积铝及其合金的现状和优势,并针对其缺点及改进措施进行分析和总结。AlCl_(3)型离子液体存在稳定性较低、合成工艺复杂等缺陷,限制了其工业方面的应用;加入适量添加剂可以弥补液体稳定性不足、制备工艺复杂、制备原料昂贵等缺点,但还存在黏度大、成本高等问题。目前多功能性离子液体正在成为化学和材料科学中的一个重要研究领域,随着研究的深入和技术的发展,预计离子液体将在未来的工业生产中发挥更大的作用。

AI含量对热镀锌铝合金镀层组织结构影响分析

为提高镀层产品的质量性能,促使锌资源利用效率最大化,在生产制造热镀锌铝合金镀层的过程中,要深入分析AI含量对镀层产品组织结构的影响,为产品的批量化生产,提供可靠的理论支持。本文简要分析了热镀锌层的作用和影响后,基于热镀锌铝合金镀层的组织结构特点,采用实验论证的方式,重点阐述了AI含量对镀层产品表面组织、截面组织、固相成分以及镀层性能的影响,旨在强化镀层产品的整体性能,实现批量化生产的目标。相关理论成果以期为从业人员提供参考和借鉴。

Al-Ni-Re微合金热镀锌层成分设计与性能研究

为解决传统纯锌镀层耐蚀性不足的问题,以直径为30 mm的Q195焊管为基体,通过向锌液中微量添加Al、Ni、Re等合金元素,制备了一系列热镀锌合金镀层。通过四因素三水平正交试验初步确定影响指标的主要因素,针对主要因素进一步细化实验水平,开展单因素试验,从而获得最优参数组合。采用高低温湿热实验、中性盐雾实验、金相分析、SEM等方法研究分析了镀层的组织特征和耐腐蚀性能。结果表明,合金元素的引入抑制了ζ层生长,使得镀层组织细小致密,提高了镀层的耐蚀性。制备的镀层可实现盐雾实验72 h、湿热实验120 h表面无锈蚀。该镀层的制备工艺与现有纯锌镀层生产工艺基本相同,具有良好的可推广性,对镀锌产品性能提升具有重要意义。