平行磁场辅助射流电沉积镍制备疏水表面

在316L不锈钢表面射流电沉积镍过程中施加与电场方向平行的磁场。分析了平行磁场下微纳表面结构镍镀层的生长机理。通过场发射扫描电镜、接触角测量仪和三维显微镜分析了无磁场辅助和不同磁感应强度的平行磁场辅助下射流电沉积所得镍镀层的表面微观形貌、水接触角和面粗糙度。结果表明,在射流电沉积过程中施加平行磁场能够提高镍镀层的疏水性。当磁感应强度为200 mT时,所得镍镀层表面的缝隙最多,凸起分布得最均匀,面粗糙度(Sa)为2.94μm,水接触角达到147.5°,疏水性最好。

摩擦辅助喷射电沉积制备纳米晶光亮镍

针对传统喷射电沉积技术的不足,提出一种新型的摩擦辅助喷射电沉积技术.分别使用该技术和传统喷射电沉积技术制备了一组镍沉积层,利用XRD、TEM分析了沉积层的组织结构,用显微硬度计测试了沉积层的表面显微形貌和显微硬度,并用振动样品磁强计测试了沉积层的磁性能.结果表明:采用该技术可以制备出表面平整光亮的电沉积层,所制备的镍沉积层具有纳米晶微观结构,平均晶粒尺寸约为10nm,远小于传统喷射电沉积技术制得的沉积层的平均晶粒尺寸;摩擦辅助作用细化了晶粒,改善了沉积层的组织结构,提高了结构层的硬度,沉积层磁性能也有很大改变.

添加剂对喷射电沉积纳米晶Co-Ni合金的影响

在氯化镍-硫酸钴体系电解液中采用添加剂喷射电沉积纳米晶Co-Ni合金,测定了其阴极极化曲线。研究了添加剂对阴极过电位、电流效率、镀层中Co含量、镀层的相结构、晶粒尺寸、表面形貌及显微硬度、软磁性能等影响。结果表明:添加剂增加了极化作用,影响了Co、Ni电沉积的动力学过程。当添加剂为2.5 g/L时,与未加添加剂相比较,阴极过电位从3.594 V增大到4.755 V,电流效率和沉积层中Co含量变化不大,但沉积层晶粒尺寸从12.8 nm明显降低到5.5 nm,维氏硬度从423升高到511,同时Co-Ni合金的软磁性能得以提高。

磁场辅助下ZrO2纳米颗粒质量浓度对镀层耐磨性能的影响研究

为了进一步延长45钢工件的耐磨性能,减少企业维修和更换45钢类零件的成本,在传统材料45钢表面,开展了稳恒磁场辅助的电喷镀试验研究,通过配制不同ZrO2纳米颗粒质量浓度的镀液,制备了Ni-P-ZrO2镀层,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度检测仪和共聚焦显微镜等仪器对镀层表面形貌、Zr元素含量、显微硬度以及耐磨性能进行了分析。研究发现:ZrO2纳米颗粒和稳恒磁场的加入改善了镀层表面形貌,提高了显微硬度和耐磨性能;当ZrO2纳米颗粒质量浓度达到15 g/L时,ZrO2纳米颗粒易出现团聚现象,不利于镀层表面性能的进一步提升。磁场辅助下,镀液中ZrO2纳米颗粒质量浓度为10 g/L时,得到的镀层表面更加平整、显微硬度最高达到了739.30HV,且磨痕宽度、深度以及截面面积达到最小值,分别为367.617、5.673μm和1 288.155μm2,镀层耐磨性能最佳。

外场(力)辅助射流电沉积研究现状

射流电沉积技术是近年来新出现的一种选择性电沉积技术,其具有沉积速度快、沉积精度高和成本低等优点,可解决传统电沉积沉积效率低、沉积质量差等问题,并在快速高效制备高性能镀层上得到了广泛应用。然而,在利用射流电沉积技术追求更高性能和更大厚度的沉积层时,其局限性也逐渐显现,主要体现在沉积厚度不均匀和无法抑制并消除沉积过程中镀层中产生的突起、结瘤、氢气气泡等缺陷,以及在复合电沉积时无法解决复合颗粒团聚的问题,而这也严重限制了射流电沉积技术的实际应用。为消除射流电沉积技术的局限性,研究发现,引入磁场、超声或摩擦外力辅助后可有效优化沉积质量,大大减少镀层中缺陷的数量,显著改善复合颗粒的团聚现象,有助于制备出平均晶粒尺寸更小、表面更加平整均匀以及硬度、耐磨性和耐腐蚀性等性能更加良好的镀层,但同时也发现,不合适的磁感应强度、超声功率和模式、摩擦力等参数反而会造成镀层表面质量和性能的下降。与此同时,相关学者在已成功利用外力辅助射流电沉积制备高质量、高性能镀层的基础上,着重研究了辅助外力参数对镀层表面质量和性能的影响机制,在充分发挥外力辅助作用的同时进一步追求镀层的制备效率,并取得了丰硕的成果。由此,本文归纳了磁场、超声、摩擦三种外力辅助射流电沉积制备镀层的研究现状,并对三种外力的作用原理和机制进行了详细探讨,指出了三种外力辅助的适用对象、当前存在的问题和发展趋势,为制备性能更优的镀层,甚至微纳增材制造和快速成型提供了参考依据。

磁场辅助射流电沉积Ni-SiC纳米复合镀层耐蚀性的研究

采用磁场辅助射流电沉积方法在45#钢表面制备了Ni-SiC纳米复合镀层,并研究了镀层的表面形貌、耐蚀性及物相组成。结果表明:当电流密度为4 A/dm2时,镀层的腐蚀失重最小为3.2 mg/cm2;当磁场强度超过0.8 T后,镀层的腐蚀失重基本保持不变;当喷射速率达到3 m/s时,镀层的腐蚀失重最小为3.5 mg/cm2。经SEM分析可知,当磁场强度达到0.8 T时,腐蚀产物最少,晶间腐蚀较轻。由极化曲线及电化学阻抗谱分析可知,当磁场强度达到0.8 T时,镀层的耐蚀性最好。由XRD分析证实了Ni、SiC两相的存在,并且随着磁场强度的增加,衍射峰变矮、变宽,说明镀层晶粒细化,改善了镀层的耐蚀性。