磁场方向对脉冲电沉积制备Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响

目的研究有无磁场条件和垂直、平行两种磁场方向对脉冲电沉积制备Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响。方法以45#钢作为基体,采用脉冲电沉积和磁场-脉冲电沉积法成功制备Ni-ZrO2纳米复合镀层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)观察纳米复合镀层的表面形貌、微观结构和表面粗糙度,利用显微硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验机对纳米复合镀层进行显微硬度、结合力和摩擦磨损性能等力学性能研究。结果相同工艺条件下,垂直磁场-脉冲电沉积条件制备的Ni-ZrO2纳米复合镀层的晶粒形状为金子塔状,镀层表面粗糙度有所改善,复合镀层显微硬度值最高,为370HV。平行磁场-脉冲电沉积条件下制备的Ni-ZrO2纳米复合镀层表面平整,均匀致密,复合镀层中Zr的质量分数为8.27%,表面粗糙度Ra和Rq值分别为82nm和105nm,镀层结合力为337N,磨损量低于其他两种镀层的磨损量。结论施加磁场后,在磁场MHD效应作用下,纳米复合镀层表面形貌平整,均匀致密,显微硬度提高,并且与基体结合性能和耐磨性都优于无磁场条件下制备的纳米复合镀层。平行方向磁场对Ni-ZrO2纳米复合镀层的力学性能有更明显的促进作用。

热处理对Fe-W-ZrO2纳米复合镀层结构和性能的影响

采用复合电沉积方法,在碳钢表面制备质量分数为Fe38.3%、W52.7%、ZrO29%的Fe-W-ZrO2纳米复合镀层,研究热处理对镀层结构和性能的影响。结果表明,镀态下Fe-W-ZrO2纳米复合镀层内部结构致密无裂纹,呈明显非晶态结构特征,具有较高的硬度和耐磨性;复合镀层经500℃热处理后开始晶化,随温度升高,镀层晶化析出α-Fe相,硬度、耐磨性继续提高;700℃时复合镀层晶化完成,M6C型复合碳化物Fe3W3C析出,与α-Fe相两相并存,镀层硬度、耐磨性急剧增大,到800℃时,Fe3W3C硬质相逐渐成为主相,硬度达到最高点1270HV,耐磨性是镀态下的5～7倍;而且纳米微粒ZrO2的引入不会在Fe-W非晶合金镀层中形成新相,在适当的热处理下能有效提高Fe-W-ZrO2纳米颗粒复合镀层的硬度、耐磨性。

超声功率对多场耦合作用下脉冲电沉积Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响

超声作为解决纳米粒子团聚的有效方法之一,将其引入到磁场-脉冲电沉积中,在磁场-超声耦合作用下脉冲电沉积成功制得了Ni-ZrO2纳米复合镀层。本工作系统地研究了超声功率对Ni-ZrO2纳米复合镀层表面形貌、ZrO2含量、组织结构、显微硬度、耐磨性、耐蚀性能的影响。结果表明,未施加超声时,镀层中ZrO2含量为6.43%(质量分数),显微硬度为384HV。超声功率从0W增大到320 W时,复合镀层的性能呈先上升后下降的趋势。当超声功率为240W时,Ni-ZrO2纳米复合镀层表面平整致密,晶粒细化,镀层中ZrO2含量为15.2%(质量分数),显微硬度为494HV,磨损后的表面较光滑,并具有良好的耐蚀性。

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。

Ni/ZrO_2纳米复合刷镀层的抗高温氧化性

采用电刷镀技术制备了Ni/ZrO2纳米复合镀层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射等手段,研究了Ni/ZrO2纳米复合刷镀层的组织和抗高温氧化性能,并与快速镍镀层进行对比分析。结果表明,与快速镍镀层相比,Ni/ZrO2纳米复合镀层的表面形貌更为平整致密,晶粒尺寸明显减小;在800℃氧化后复合镀层晶粒依然较快速镍镀层细小、均匀,氧化增重速率明显低于快速镍镀层;X射线衍射分析表明,Ni/ZrO2复合镀层的氧化程度较轻,镀层中仍然存在大量的Ni相。

超声电沉积制备Ni-ZrO_2纳米复合镀层及其结构和性能的研究

制备了纯Ni镀层和Ni-ZrO2纳米复合镀层,并在沉积过程中引入超声波制备了超声Ni-ZrO2纳米复合镀层,对比分析了3种镀层的微观结构及高温抗氧化性、显微硬度、耐磨性。结果表明,超声电沉积Ni-ZrO2纳米复合镀层晶粒尺寸细小,具有良好的高温抗氧化性能、高的显微硬度和优良的耐磨性,并进一步分析了纳米颗粒和超声波在提高镀层性能方面所起的作用。

纳米ZrO_2粒子在镀液中的分散悬浮与单分散NiZrO_2纳米复合镀层的制备

表面能高的纳米颗粒在镀液中极易团聚 ,而使镀层失去纳米特性 ,为了解决这个问题 ,对纳米颗粒在镀液中的团聚与分散机理进行了论述。以高分子聚电解质为分散剂 ,在镀镍溶液中实现了ZrO2 纳米粒子的单分散 ,并在此纳米复合镀镍溶液中制备出单分散Ni ZrO2 纳米复合镀层。分析了分散剂用量与ZrO2 纳米粒子悬浮分散性间的相关性 ,对制备的纳米复合镀层的结构和性能进行了研究。结果表明 ,高分子聚电解质的用量对ZrO2 纳米粒子在镀液中的分散性能有较大的影响 ,其间存在一最佳值 (5g/L) ,同样它对镀层的硬度仍存在 5g/L这一最佳值。

铁-纳米ZrO_2复合电镀层的组织与性能

采用氯化物低温镀铁工艺，选择纳米ZrO2作为第二相粒子，以不对称交流-直流电源电镀法制备了铁-纳米ZrO2复合镀层；研究了工艺参数对镀层组织结构和镀层硬度、耐磨性能的影响。结果表明：采用此方法可获得内应力小、致密的复合镀层，镀层为α-Fe体心立方结构；当镀液中ZrO2纳米粒子含量为30g／L，pH值为1，搅拌转速为300r／min，阴极电流密度为20A／dm^2，施镀温度为30--40℃时，ZrO2粒子在镀层中弥散分布，镀层的平均硬度值达到800HV。镀铁层中复合适量的ZrO2纳米粒子，能有效地降低粘着磨损，提高镀层的耐磨性能。

Cu/纳米ZrO_2复合电刷镀层的耐磨与耐蚀性

为了提高纯铜件表面的耐磨、耐蚀性能,又保证其导热性,以紫铜板为基材,采用电刷镀方法制备了Cu/纳米ZrO2复合镀层,对镀层的表面形貌、耐磨性及耐蚀性进行了分析,并与未添加纳米ZrO2制备的普通快速铜镀层进行比较。结果表明:纳米ZrO2颗粒的加入显著改变了快速铜镀层形貌,在镀液中纳米ZrO2颗粒含量为30g/L时,复合镀层表面平整度和致密性最佳;硬质纳米ZrO2颗粒的嵌入改变了铜基镀层的黏着磨损,表现为显微切削磨粒磨损;在3.5%NaCl溶液中,纳米ZrO2颗粒的加入,使复合镀层的腐蚀电位显著正移,经10%醋酸溶液浸泡复合镀层的腐蚀速率比普通快速铜镀层小1个数量级,耐蚀性得到了提升。

Ni-ZrO_2纳米微粒复合镀层性能研究

采用正交试验对Ni-ZrO2纳米微粒复合电镀中影响镀层硬度和耐蚀性等性能的电流密度、镀液温度、极间距、ZrO2纳米微粒质量浓度等因素进行了实验研究,并测定了镀层的形貌、结构、硬度、耐蚀性和结合强度。结果表明Ni基纳米微粒ZrO2复合电镀可以改变镀层的硬度及耐蚀性,且有较好的结合强度。实验研究条件下最优工艺条件为:θ为40℃J、κ为3 A/dm2、极间距12 cm、ρ(ZrO2)为12 g/L。在此工艺条件下可以获得质量良好的纳米微粒复合镀层。

Ni-P-TiO_2(ZrO_2)纳米复合材料镀层性质及工艺优化

制备了N i-P-ZrO2和N i-P-TiO2纳米复合材料镀层,研究了温度、络合剂等对A3钢片上N i-P-ZrO2和N i-P-TiO2纳米复合材料镀层的影响。用扫描电子显微镜(SEM)观察外貌;称重法测定厚度;通过10%NaC l溶液测定其耐腐蚀性;GB5935-86标准贴滤纸法测定其孔隙率;MH-3显微硬度仪测定其硬度。结果表明:在所选条件下,可得光亮、致密、耐腐蚀性、硬度强于A3钢、N i-P镀层的纳米复合材料镀层。N i-P-ZrO2和N i-P-TiO2镀层的腐蚀速率分别为0.0247、0.0322g/(m2.h)。

不对称交流-直流电镀Fe-纳米ZrO_2复合镀层工艺的研究

为提高镀铁层的硬度及耐磨性能,采用氯化物低温镀铁工艺,选择纳米ZrO2作为第二相粒子,以不对称交流-直流电源电镀法制备了Fe-纳米ZrO2复合镀层。研究了不对称交流-直流镀铁工艺对镀层的影响,考察了工艺参数对镀层中ZrO2复合量的影响以及表面活性剂对镀层性能的影响。结果表明,采用不对称交流-直流电镀方法可获得内应力小、光滑致密的复合镀层,有效降低镀层裂纹的产生;通过控制工艺参数可调节镀层中ZrO2纳米粒子的复合量;在镀液中加入阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠可降低纳米粒子的团聚,获得最佳的镀层综合性能。

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。

纳米复合材料镀层Cu-Sn-P-ZrO_2的制备和性质研究

通过对纳米复合材料镀层Cu-Sn-P-ZrO2的制备条件(包括浓度、时间、温度及pH)的研究,制得了光亮、致密且孔隙率低的镀层.用扫描电子显微镜(SEM)观察其外貌,称重法测定其厚度,并通过加速腐蚀实验等方法测定了其腐蚀性能.结果表明:由于纳米微粒的存在使得其耐腐蚀性能大大提高.

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。

纳米ZrO2微粒对电沉积Ni基复合镀层性能的影响

在磁场-超声复合作用下,用脉冲电沉积方法,在黄铜基体表面制备Ni-ZrO2复合镀层,研究镀层的显微组织、结合力和耐腐蚀性能。结果表明:加入纳米ZrO2微粒,提供更多的异质成核点,使复合镀层表面均匀致密、晶粒细化。纳米粒子添加量为10 g/L时,复合镀层晶面择优取向被抑制,晶粒生长趋于各向同性;晶粒尺寸和显微硬度分别为17.98 nm和417HV,较纯镍镀层的晶粒尺寸减小9.42%,显微硬度提高17.13%;复合镀层结合力最大,为1913.2 MPa;极化曲线和阻抗曲线都表明复合镀层具有最好的耐腐蚀性。

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.