结构钢电沉积Co-W/CeO_(2)复合镀层及其性能研究

选择CeO_(2)颗粒作为复合相,利用电沉积技术在普通结构钢表面制备出Co-W/CeO_(2)复合镀层,并研究镀液中CeO_(2)颗粒浓度对复合镀层的微观形貌、化学成分、结合力、硬度、耐磨性能以及高温抗氧化性能的影响。结果表明:Co-W/CeO_(2)复合镀层与基体结合牢固,表面分布着类似胞状的晶粒团聚体,其化学成分为Co、W、Ce和O元素。随着镀液中CeO_(2)颗粒浓度从2 g/L升高到15 g/L,复合镀层的晶粒团聚体尺寸差异先减小后增大,吸附在晶粒团聚体表面及边界处的CeO_(2)颗粒量先增多后减少,导致复合镀层的硬度、耐磨性能和高温抗氧化性能都呈先增强后下降的趋势。当镀液中CeO_(2)颗粒浓度为8g/L时,Co-W/CeO_(2)复合镀层的晶粒团聚体大小较为均匀,具有良好的致密性,其表面粗糙度仅为0.39μm。该复合镀层的硬度较Co-W合金镀层增大约76 HV,表现出良好的耐磨性能和高温抗氧化性能,摩擦系数和氧化增重量仅为0.43和0.74mg/cm^(2)。

铀部件表面复合镀层的界面力学行为研究

针对铀部件表面复合镀层界面结合强度较低,甚至出现局部脱落或开裂问题,在磁控溅射沉积工艺下复合镀层界面特性研究的基础上,建立了镀层界面力学行为研究的数值模型,研究了沉积温度、镀层材料性能,以及构件尺寸等对Al/Ti、Al/Al_(2)O_(3)复合镀层界面力学行为的影响。结果表明,沉积温度超过300℃时,外镀层界面会出现较大的应力波动,会直接影响到复合镀层的界面结合强度。因此,Al/Ti、Al/Al_(2)O_(3)复合镀层的沉积温度应不超过300℃。与复合镀层Al/Ti相比较,复合镀层Al/Al_(2)O_(3)不仅能够提高Al镀层和基体界面的结合力,还能够降低界面处的应力波动,将是进一步改善铀及铀合金耐蚀性和耐磨性的主要研究方向。

单脉冲电沉积Ni-纳米TiC-氧化石墨烯复合镀层结构及磨损性能

本研究利用单脉冲电沉积技术在Q235钢表面制备了一种新型的Ni基减摩耐磨三元复合镀层,首先通过研究氧化石墨烯(GO)浓度对Ni-纳米TiC基复合镀层形貌、镀速及硬度的影响确定了最佳的GO添加量,然后利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和X射线光电子能谱仪(XPS)等设备对三元复合镀层的结构进行了表征。最后与Ni-纳米TiC复合镀层等进行了对比,研究了三元复合镀层的硬度及耐磨损性能。结果表明:镀液中GO的最佳质量浓度为200 mg/L。此时,Ni-纳米TiC-GO复合镀层的表面均匀致密,粗糙度值Ra=3.087μm。XRD和拉曼光谱等分析结果表明纳米TiC和GO成功复合到Ni基镀层之中。Ni-纳米TiC-GO复合镀层的硬度为726.3HV,约是Ni-纳米TiC复合镀层(463.8HV)的1.5倍。Ni-纳米TiC-GO复合镀层的平均摩擦系数为0.108,相比于Ni-纳米TiC复合镀层(0.285),其具备更好的减摩耐磨性能。

纳米TiC浓度对双脉冲电沉积Ni-TiC复合镀层结构及性能的影响

研究了镀液中纳米TiC的添加量对双脉冲电沉积Ni-TiC复合镀层结构及性能的影响。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对镀层的表面形貌和物相进行了表征,并研究了镀层的表面粗糙度、显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:当镀液中TiC浓度较低时,复合镀层表现为类似于纯Ni镀层的胞状沉积结构。当镀液中TiC浓度较高时,复合镀层表现为菜花状沉积结构。当纳米TiC浓度为8 g/L时,镀层表面致密性相对较高,Ni的衍射峰有明显的宽化现象。随着镀液中纳米TiC浓度的升高,复合镀层的磨损质量损失比表现为先下降后上升的趋势,当TiC浓度为8 g/L时,磨损质量损失比最小,为5.436%。当镀液中纳米TiC浓度为8 g/L时,镀层的自腐蚀电流密度最小,极化电阻值最大。结果表明双向脉冲电沉积制备Ni-TiC复合镀层镀液中最佳纳米TiC浓度为8 g/L。

电流密度对发动机轴瓦喷射电沉积镍-纳米氧化铝复合镀层的影响

[目的]研究电流密度对发动机轴瓦表面喷射电沉积Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层结构、耐磨性及耐蚀性的影响。[方法]通过表面形貌观察、X射线衍射分析、显微硬度检测、摩擦磨损试验及中性盐雾试验,对比了不同电流密度下所得Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层的性能。[结果]当电流密度为60 A/dm^(2)时,所得Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层展现出最均匀致密的表面,晶粒尺寸最细小,显微硬度最高(约735.0 HV),同时具有最佳的耐磨性和耐蚀性。[结论]喷射电沉积Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层能够显著提升发动机轴瓦的耐磨性和耐蚀性。

泡沫基材-Ni-石墨烯复合镀层制备及电催化析氢性能研究

目的 采用电沉积技术在泡沫基材上沉积制备Ni-石墨烯复合镀层,期望借助泡沫基材的三维多孔结构和石墨烯的超高比表面积来改变复合材料的表面状态,进而获得高镀层的电催化析氢性能。方法 采用电沉积技术将石墨烯作为第二相粒子沉积,制备了泡沫基材-Ni-石墨烯复合电极,通过SEM和EDS研究了其微观形貌及成分,并利用电化学工作站完成了镀层电极的极化曲线、交流阻抗和电解水稳定性测试,使用控制变量法探究了镀层厚度、镀液石墨烯浓度和基材形貌对镀层电催化析氢活性的影响。结果 SEM和EDS表征发现,镀层表面形貌受镀液中石墨烯浓度影响较大,石墨烯作为第二相嵌入镀层后,明显改变了复合镀层的表面形貌,其存在形态为颗粒状,在150 mg·L^(–1)时颗粒堆积最多。进一步利用电化学分析技术探究了镀层厚度、镀液石墨烯浓度和基材形貌对电极电催化析氢性能的影响,发现在一定范围内,不同厚度镀层的电催化析氢活性基本相同;石墨烯质量浓度为150mg·L^(–1)时制得的电极的电催化析氢性能最优,析氢过电位为211.2m V(vs.RHE),且电解水稳定性良好;泡沫基材镀层的电催化析氢活性明显优于平板基材镀层。结论 石墨烯的引入和泡沫基材三维多孔结构均增大了复合镀层的比表面积,是电极表现良好的电催化析氢活性的关键。

铜表面镍/银/铑复合镀层的制备及其耐腐蚀性研究

采用化学镀和电沉积的方法在紫铜片上制备了镍/银/铑复合镀层。使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察镍/银/铑复合镀层的微观结构;通过X射线能谱分析(EDS)检查镀层的化学组成;采用X射线衍射仪器(XRD)表征镀层的相结构和晶体结构;利用酸性盐雾实验测试了不同镍镀层厚度的镍/银/铑复合镀层在盐雾环境下的耐蚀性能。结果表明:各镀层之间结合紧密,镀层表面平整无孔隙;在其它条件相同的情况下,镍镀层厚的复合镀层的耐蚀性优于镍镀层薄的复合镀层。

电刷镀制备银/银-石墨烯复合镀层及其性能

在KI体系中采用电刷镀方法在铜基体上制备了银/银-石墨烯复合镀层,研究了镀液中石墨稀含量对所制备复合镀层附着力、接触电阻、物相、耐蚀性和耐磨性的影响。结果表明:纯银镀层和复合镀层的附着力都达到标准要求;在NaCl和H_(2)SO_(4)腐蚀介质中,复合镀层的腐蚀速率均小于纯银镀层,在NaOH腐蚀介质中则相反;复合镀层的平均摩擦因数和磨损率最低,分别为0.274和5.68×10^(-6)mg/(m·N),远小于纯银镀层,接触电阻与纯银镀层相差不大。

工艺参数对Zn-TiO_(2)复合镀层性能的影响

采用电沉积法在氯化物体系获得了Zn-TiO_(2)复合镀层,研究了颗粒添加量、电流密度和机械搅拌速度对镀层厚度和耐蚀性的影响,对工艺优化后的镀层进行了形貌和元素分布表征。结果表明:在TiO_(2)添加量为10 g/L、电流密度2 A/dm^(2)、搅拌速度为150 r/min的沉积条件下,获得的镀层厚度可达8.3μm,腐蚀电流最小为2.983×10^(-4) A;TiO_(2)颗粒成功共沉积到镀层当中,其质量分数为4.6%;镀层中Zn呈层状堆积分布,TiO_(2)颗粒分布在Zn层交界处。

旋翼轴用Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层的制备与摩擦学性能

针对国内航空传动系统翻修间隔时间短的不足,以硬质颗粒Al_(2)O_(3)和润滑材料PTFE作为微粒,采用电刷镀技术在旋翼轴常用过渡层金属材料T2紫铜片表面,制备Ni−Al_(2)O_(3),Ni−PTFE,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层,采用扫描电镜、显微硬度仪表征分析镀层微观形貌、元素含量分布及硬度;采用自制的销盘式摩擦磨损试验机对镀层试样进行摩擦磨损试验,探究镀层摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:随Al_(2)O_(3)颗粒含量的提高,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层表面微晶单元尺寸减小,硬度提高,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(3∶1)显微硬度最大为236 HV,相比于Ni−PTFE复合镀层提升约66%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层结合了Al_(2)O_(3)和PTFE两者的优势,在具有减摩的同时,还具有良好的耐磨性能,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(1∶1)复合镀层的减摩性能最优,相比于Ni−Al_(2)O_(3)其摩擦系数降低约52%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(3∶1)复合镀层的耐磨性能最优,相比于Ni−PTFE其磨损率降低约85%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层的磨损形式主要是机械磨损,存在轻微的氧化磨损和黏着磨损,复合镀层表面微凸体的塑性变形可为摩擦表面提供润滑膜,其中PTFE是自润滑颗粒,Al_(2)O_(3)颗粒起到支撑与强化的作用,保护镀层免受磨损。

铝合金表面Ni-SiC-CaF_(2)复合镀层的组织和性能研究

在1060铝合金表面制备Ni-SiC-CaF_(2)复合镀层,用NiSO_(4)∙6H_(2)O、NiCl_(2)∙6H_(2)O、H_(3)BO_(3)和PVP配置镀液。在pH为4的条件下,研究施镀温度、电流密度和镀液中SiC浓度对Ni-SiC-CaF_(2)复合镀层组织的影响;通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等对镀层的表面、截面形貌、组织和性能进行检测与分析,同时对比纯Ni镀层、Ni-SiC、Ni-SiC-CaF_(2)复合镀层的摩擦磨损性能。结果表明:施镀温度为35~50℃,电流密度为5 A/dm^(2),镀液中添加SiC含量为60~80 g/L时,可形成组织稳定的含有8.26 at.%~8.95 at.%SiC和0.46 at.%~0.62 at.%CaF_(2)的复合镀层。相同工艺条件下,所制备的Ni-SiC-CaF_(2)复合镀层相较于纯Ni镀层和Ni-SiC复合镀层,摩擦系数分别降低了67.50%和35.00%,磨损速率分别降低了41.27%和26.14%。

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。

Al_(2)O_(3)浓度对柔性摩擦辅助电镀Ni-Co复合镀层性能的影响

利用柔性摩擦辅助电沉积在炮钢表面制备n-Al_(2)O_(3)/Ni-Co复合镀层,研究镀液中Al_(2)O_(3)浓度对Ni-Co复合镀层的组织结构和性能影响。结果表明,当Al_(2)O_(3)为5 g·L^(-1)时,镀层平均晶粒尺寸最小(9.6 nm),显微硬度最大(573.28 HV);腐蚀电化学研究表明,此时镀层自腐蚀电位正移至-0.304 V,自腐蚀电流较小(1.313μA·cm^(-2)),耐腐蚀性较好。

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。

占空比对脉冲电镀Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层摩擦学性能的影响

为提高CrNi3MoVA钢的耐磨性能,用脉冲电沉积法在CrNi3MoVA钢表面制备了Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析镀层的表面形貌和物相结构,用纳米压痕仪和往复式摩擦磨损试验机测试镀层的纳米力学性能与摩擦学性能。结果表明:Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层表面呈结节状凸起,随着占空比的增加,镀层表面结节密度减少,(111)晶面择优取向更加明显。占空比为0.1的复合镀层拥有最高的硬度7.24GPa,最低的平均摩擦系数0.38和体积磨损率1.52×10^(-4) mm^(3)·(N·m)^(-1)。镀层中的n-Al_(2)O_(3)颗粒会支撑在摩擦面上减少摩擦副间的接触面积,同时与n-WS_(2)颗粒与在剪切作用下脱落形成润滑膜,发挥协同减磨作用提高镀层摩擦学性能。

MoS_(2)浓度对电沉积Ni-P-MoS_(2)复合镀层性能的影响

针对工业生产中腐蚀与磨损的问题,采用电沉积的方法在Q235钢表面制备了Ni-P-Mo S_(2)复合镀层,研究了Mo S_(2)纳米颗粒的浓度对复合镀层形貌及性能的影响。研究表明,加入纳米颗粒后复合镀层表面的胞状结构增大,耐蚀性能增强,当Mo S_(2)浓度为4 g/L时阻抗值最大,为32 000Ω·cm^(2),并在盐雾试验20 d后升高至58 800Ω·cm2。随着Mo S_(2)浓度的升高,复合镀层硬度呈现先升高后降低的趋势,当浓度为4 g/L时硬度达到最高,为690.2HV,同时Mo S_(2)的加入可以改善镀层的摩擦学性能,相较于Ni-P镀层,复合镀层的摩擦系数和磨损量分别降低了39%和55%。

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。

卫星天线复合材料的模具金属镀层影响因素研究

面向航天领域的卫星天线,为提高天线复合材料的性能,采用模具金属镀层的方法实现复合材料表面金属化。在实际工艺试验中影响金属涂层的因素众多,按照子系统组成划分方法,对模具金属镀层转移法工艺中的影响因素简要归纳,并进一步分析金属丝送丝速度、喷枪运动参数、空间环境等多种因素对金属涂层的影响;研究了移动机器人子系统中的参数,得出涂层厚度随喷枪运动中速度、距离、间距变化关系,为实际工艺提取主要参数设计试验提供参考。

Al_(2)O_(3)膜对高温环境下NiCrAlY-SiC复合镀层内部反应的阻隔及涂层耐磨性研究

为了解决以SiC颗粒为磨料的叶尖耐磨复合镀层在高温工况下SiC与涂层中Ni元素反应导致涂层耐磨性下降等问题,采用化学气相沉积(chemicalvapor deposition,CVD)工艺方法在SiC颗粒表面制备了Al_(2)O_(3)膜以阻隔SiC与涂层中Ni元素的反应。研究了0.5~1.0μm和5.0~10.0μm这2种厚度范围的Al_(2)O_(3)膜对NiCrAlY-SiC@Al_(2)O_(3)叶尖耐磨镀层中SiC颗粒与NiCrAlY镀层在1100℃高温环境下反应的阻隔效果,并测试了2种Al_(2)O_(3)膜厚度的NiCrAlY-SiC@Al_(2)O_(3)叶尖耐磨镀层在1100℃高温环境下保温500 h后的耐磨性。结果显示,5.0~10.0μm厚度的Al_(2)O_(3)膜可有效阻隔SiC颗粒与NiCrAlY镀层的高温反应,使NiCrAlY-SiC@Al_(2)O_(3)涂层在1100℃高温环境下保持良好的耐磨性,并与ZrO2陶瓷封严涂层形成良好的对磨匹配效果。

脉冲电沉积CoW/ZrO_(2)复合镀层的力学性能研究

研究了镀液中ZrO_(2)纳米颗粒添加量对COW/ZrO_(2)复合镀层质量和摩擦磨损性能的影响。采用单因素试验法,在一定条件下改变镀液中ZrO_(2)纳米颗粒的添加量从而获得不同的COW/ZrO_(2)复合镀层。用扫描电子显微镜SU5000观察镀层表面形貌,用X射线衍射和表面分析仪P7分别检测镀层的微观结构、厚度和表面粗糙度,研究镀层表面质量随镀液中ZrO_(2)纳米颗粒添加量的变化规律并测试镀层的摩擦学性能。试验结果表明:在一定条件下镀液中ZrO_(2)纳米颗粒的添加量对复合镀层质量的影响存在最优值,镀液中ZrO_(2)含量的变化对于镀层磨损率的减小存在最优值。采用脉冲电沉积法制备COW/ZrO_(2)复合镀层的过程中,ZrO_(2)纳米颗粒添加量为9g/L时复合镀层的表面质量和耐磨性最好。