新型纳米复合镀层材料的制备与研究

采用纳米CeO2和Zn粉成功制备出CeO2/Zn纳米复合材料作为镀层材料,并利用X射线衍射、场发射扫描电镜等测试分析手段,对复合材料组织结构进行研究,比较了不同纳米CeO2含量复合材料的耐蚀性和硬度。结果表明:纳米CeO2颗粒的加入能显著提高金属的耐蚀性、硬度和金属结构的致密均匀性,并在纳米CeO2含量为1%时显示了最佳的耐蚀性、硬度和微观组织结构。     

电铸Ni-CeO2纳米复合材料的工艺研究

用电铸法制备了Ni-CeO2纳米复合材料，考察了镀液中CeO2纳米颗粒浓度、阴极电流密度、镀液温度对纳米复合材料中CeO2含量及纳米复合材料显微硬度的影响，对纳米复合材料的表面形貌进行了分析。结果表明，制备Ni-CeO2纳米复合材料的最佳工艺条件为纳米颗粒添加量为40g／L，阴极电流密度为4A／dm^2，镀液温度为55℃，pH值为3．8；在最佳工艺条件下可得到CeO2质量分数为8．5％的Ni-CeO2纳米复合材料，其表面光滑平整、组织均匀致密，且显微硬度HV达到598，较纯镍有显著提高。     

CeO2改性对感应熔覆自润滑复合涂层性能的影响

利用高频感应熔覆技术在35CrMo钢表面制备CeO2改性镍基自润滑复合涂层.借助光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等研究了不同CeO2含量对涂层微观组织、硬度、耐磨性和耐蚀性的影响,并分析了磨损机制.结果 表明:适量CeO2可改善复合涂层的组织、细化晶粒、减少缺陷.复合涂层主要物相为γ-Ni、Cr23C6、TiB2和h-BN等.随着CeO2含量增加,复合涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性均先增加后降低.添加2 mass％CeO2后,复合涂层的硬度最大,为711.1 HV0.2,摩擦系数和磨损量均最小,分别为0.39和43.2 mg,其磨损机制为粘着磨损和轻微的磨粒磨损.当CeO2含量为1 mass％时,复合涂层的自腐蚀电位为-0.34187 V,自腐蚀电流密度为5.4 μA/cm2,耐蚀性最佳.     

超声场中镍-氧化铈纳米复合材料的电铸工艺

采用电铸方法在超声场中制备了Ni-CeO2纳米复合材料,研究了超声波功率、CeO2纳米颗粒添加量、阴极电流密度对纳米复合材料中CeO2含量的影响,考察了超声波作用下的电铸速率和电流效率,并对纳米复合材料表面形貌和显微硬度进行了检测.结果表明,超声场中制备Ni-CeO2纳米复合材料的最佳工艺参数:超声波功率为300 W,频率为28 kHz,CeO2纳米颗粒添加量为40 g/L,阴极电流密度为6 A/dm2,镀液温度范围在45～60 ℃,在最佳工艺条件下可获得CeO2质量分数为3.0 %的Ni-CeO2纳米复合材料;与无超声作用时制备的Ni-CeO2纳米复合材料相比,其表面形貌更平整、组织更致密、晶粒更细小.在电铸中引入超声波,可抑止纳米颗粒的团聚,促进纳米颗粒与基体金属均匀共沉积,进一步细化晶粒;并且可以提高电铸速率和电流效率,明显提高纳米复合材料的显微硬度.     

CeO2对Zn-Ni/CeO2复合镀层的影响

采用电沉积方法,通过向镀液中加入不同粒径的CeO2颗粒,制得Zn-Ni/微米CeO2复合镀层和Zn-Ni/纳米CeO2复合镀层,研究了CeO2粒子的大小和加入量对镀层微观形貌、相组成、CeO2在镀层中的复合量以及镀层耐蚀性的影响.结果表明:大量加入CeO2,可使镀层呈现块状的“饼干”结构,并能提高镀层的耐蚀性,此外还可以抑制Ni的沉积,加入10 g/L纳米CeO2时,镀层的合金相主要为Ni2Zn11相,其它Zn-Ni合金相则较少;相比之下,在提高镀层CeO2复合量方面,微米级CeO2效果较好,在提高镀层耐蚀性方面,纳米级CeO2的效果较好.     

化学镀制备的纳米Ag/SnO_2复合粉末的烧结性能研究

采用化学镀法制备出具有包覆结构的纳米Ag/SnO_2复合粉末,并通过粉末冶金工艺制备AgSnO_2复合块体材料。对包覆型纳米复合粉末的烧结性能和致密化行为进行研究。分析了相关工艺参数对复合材料致密度、硬度以及导电率等性能的影响。结果表明:化学镀法制备的纳米Ag/SnO_2复合粉末具有较好的包覆结构且粒径较均匀,但存在一定量的吸附杂质,经650℃预烧处理后可去除大部分杂质。经真空烧结后可获得比未预烧样品更高的致密度、硬度和导电率。     

Zn/纳米CeO2复合镀层的制备及电化学性能研究

纳米粒子具有一系列特殊的性能,采用电镀的方法在镀层中添加纳米颗粒可改善镀层的某些性能.利用纳米稀土氧化物在基体相中的补强作用以及可能赋予镀层某些新性能的特点,采用复合电镀的方法制备了Zn/纳米CeO2复合镀层,分析了镀液中CeO2颗粒悬浮量、阴极电流密度和镀液温度等因素对复合镀层中纳米CeO2复合量和膜层质量的影响,用正交试验法优选了各工艺参数.采用电化学方法研究了Zn/纳米CeO2复合镀层的耐蚀性.结果表明:复合镀层晶粒细小,平整光滑,显微组织均匀、致密,且镀层耐蚀性能比相同电镀条件下制得的纯锌镀层有所提高.     

石墨对C/Cu复合材料微观组织及摩擦磨损性能的影响

利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备C/Cu复合材料,用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和销-盘摩擦磨损试验机对复合粉末和烧结体的组织结构、硬度、摩擦学行为进行了分析.结果表明:C/Cu复合粉末中Cu相粉末由纳米/亚微米复合颗粒组成,石墨主要以纳米层片状结构和非晶态存在,放电等离子体烧结体组织致密、细小且均匀,随着碳含量增加,烧结体的硬度与密度减小;C/Cu复合材料烧结样品在摩擦过程中形成润滑膜,表现出较低的摩擦系数和良好耐磨性,其磨损机制主要为氧化磨损、粘着磨损和剥层磨损.     

冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的组织结构与性能

为制备基体相晶粒细小、增强相均匀分布的SiC/Al纳米复合涂层,以Al、SiC为原料,采用高能球磨法获得SiC颗粒弥散分布的纳米晶Al基复合材料粉末,利用冷喷涂技术低温成型制备了SiC/Al纳米复合涂层,分析了SiC含量对复合涂层相结构、晶粒尺寸、微观结构、硬度及磨损性能的影响规律。结果表明：冷喷涂可实现球磨纳米晶复合粉末结构的原位移植,所制备SiC/Al纳米复合涂层组织致密,微米及亚微米级SiC弥散分布在纳米晶Al（约80 nm）基体之上;SiC颗粒对Al基体有明显强化作用,冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的硬度随SiC体积分数的增加而显著增加,50% SiC/Al纳米复合涂层的硬度高达515 HV_0.3,约为Al块材的13倍;冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的耐磨损性能随着SiC含量增加而显著提高,涂层磨损失效机制为磨粒对基体的切削犁沟变形。     

化学复合镀Ni-Mo-P/CeO2镀层结构与摩擦学性能研究

为研究CeO2稀土添加对Ni-Mo-P化学镀层结构及性能的影响,采用化学复合镀技术,在GH4169镍基高温合金表面制备Ni-Mo-P镀层、Ni-Mo-P/CeO2复合镀层,并对其进行400℃热处理。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）对镀层组织结构、元素组成、相结构进行分析。采用显微硬度计、纳米压痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪对镀层力学性能和摩擦学性能进行分析。结果表明:Ni-Mo-P镀层分布有典型的球状结构,为纳米晶和非晶混合的混晶态结构,结晶化程度只有16%。加入CeO2颗粒后Ni-Mo-P/CeO2复合镀层内分布有孔洞,镀层粗糙度增加,镀层结晶化程度提高至51%。400℃热处理后镀层内析出纳米晶Ni3P相,镀层结晶度增大,镀层内孔洞消失,组织致密度获得改善。添加CeO2颗粒使镀层的硬度有所降低,热处理可明显提高镀层的硬度;热处理后Ni-Mo-P镀层硬度从镀态的645HV上升至1378HV,Ni-Mo-P/CeO2复合镀层硬度由镀态的546HV提高至1141HV。400℃热处理可以明显提高镀层的耐磨性能;CeO2颗粒的添加提高了镀层的韧性,抑制了磨损过程中裂纹的产生,使得复合镀层具有优良的耐磨性能。     

Preparation and properties of nano-CeO2/Zn composites

The nano-composite powders of CeO2/Zn were prepared with high energy ball milling and the nano-composite materials of CeO2/Zn were fabricated with vacuum sintering powder metallurgy. Meanwhile, the composite and structure were analyzed by the means of XRD and FESEM. From the comparison of different nano-CeO2 contents composites, the best corrosion resistance and hardness, and the optimum content of nano-CeO2 were achieved. The result shows that corrosion resistance, hardness and uniformity of metal structure can be improved significantly with nano-CeO2; at the same time, the optimal corrosion resistance, hardness and microstructure are obtained when the mass fraction of nano-CeO2 is 1%.     

纳米CeO2对铁基合金喷焊层组织和耐磨性的影响

采用等离子弧喷焊技术在Q235钢表面喷焊含纳米CeO2的铁基自熔性粉末。对喷焊层进行了显微组织、硬度和耐磨损性能的测试。结果表明,添加和未添加纳米CeO2的铁基合金喷焊层的主要组成相均为γ-（Fe,Ni）和（Cr,Fe）7C3,添加5.0%纳米CeO2的喷焊层中出现了（Cr,Fe）3C2相。此外,加入适量纳米CeO2可细化喷焊层的显微组织,提高喷焊层的硬度和耐磨性,磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

无铬纳米锌铝涂层的微观组织及腐蚀性能

向无铬锌铝涂层中分别加入3种纳米微粒ZnO,TiO₂和SiO₂制备纳米复合涂层,通过盐水浸泡实验和电化学测试研究其耐蚀性,结合SEM等手段观察纳米复合涂层显微组织及其在盐水中的腐蚀情况,分析纳米微粒在涂层中所起作用。结果表明,3种纳米微粒的加入能够加强涂层的阴极保护作用,并能延缓涂层金属粉末的消耗,较无铬锌铝涂层更易减慢腐蚀速率。其中,纳米SiO₂复合涂层耐蚀性最佳,纳米TiO₂复合涂层略次,ZnO纳米复合涂层耐蚀效果较差,3种纳米复合涂层耐蚀性均优于无铬锌铝涂层。     

掺杂镍对镁合金表面冷喷涂锌基涂层性能的影响

目的研究镍添加对冷喷涂锌基涂层耐蚀性的影响,为镁合金提供有效的防护涂层。方法采用低压冷喷涂技术在镁合金基体表面分别制备锌基和锌/镍基复合涂层,通过微观观察、摩擦磨损实验、电化学极化法和电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验,研究镁合金表面冷喷涂涂层的结构、摩擦磨损行为和耐蚀性。结果镁合金表面冷喷涂锌基涂层后,其硬度和耐磨性得到显著提高,掺镍后的锌/镍基涂层具有更高的硬度和耐磨性。锌基和锌/镍基涂层均能为镁合金提供腐蚀防护,锌/镍基涂层比锌基涂层具有更好的耐蚀性。相对镁合金来说,锌基涂层和锌/镍基涂层的自腐蚀电位分别正移了260 mV和560 mV;长期腐蚀后锌/镍基涂层形成了更致密的腐蚀产物膜,腐蚀电阻显著高于锌基涂层。结论冷喷涂锌基和锌/镍复合涂层均能对镁合金提供防护作用,掺杂镍后的锌/镍基复合涂层具有更高的硬度、耐磨性和耐蚀性。     

Zn 2.0%Al 1.5%Mg合金镀层组织结构及性能研究

采用X射线衍射分析仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）研究了Zn 2.0%Al 1.5%Mg锌铝镁镀层物相、形貌及组织结构,对锌铝镁及镀锌试样进行SST、CCT耐蚀性对比试验,并测定了维氏硬度、动摩擦因数。结果表明,锌铝镁镀层主要由初生Zn相、Zn/MgZn2二元共晶组织和Zn/MgZn2/Al三元共晶组织组成;锌铝镁镀层较纯锌镀层具有良好的耐腐蚀性,同时较纯锌镀层具有较高的硬度以及较低的动摩擦因数。     

Ni-Co-CeO2镀层的制备及耐腐蚀性能研究

目的提高Ni-Co-CeO_2纳米复合镀层的显微硬度及耐腐蚀性能。方法利用超声技术,采用电沉积方法制备Ni-Co-CeO_2纳米复合镀层。通过正交实验方法,对Ni~(2+)、Co~(2+)及纳米颗粒共沉积工艺实验进行研究,以显微维氏硬度作为考察指标,通过极差分析确定电沉积的最佳工艺条件,利用极化曲线研究纳米复合镀层在3.5%NaC l水溶液中的耐腐蚀性能。通过XRD分析纳米复合镀层的相组成,采用SEM、EDAX研究纳米复合镀层的微观形貌和元素组成。结果通过超声场的超声空化作用,将纳米稀土CeO_2弥散分布于镀层中,使镀层晶粒细化,镀层硬度由264.34HV上升到486.82HV,同时镀层的耐蚀性能也有所提高,自腐蚀电流密度由6.305μA/cm~2减小至2.012μA/cm~2。结论由正交实验结果得出,在超声功率为160 W的实验条件下,制备镀层的最佳工艺条件为:镀液温度55℃,电流密度2 A/dm~2,纳米稀土CeO_2加入量1 g/L,pH值5。最佳工艺条件下制备的镀层表面致密均匀,硬度和耐腐蚀性均有明显提高。     

电沉积方式对Ni-SiC纳米复合镀层性能的影响

目的通过研究电沉积方式对Ni-SiC纳米复合镀层性能的影响,进而改善Ni-SiC纳米复合镀层的性能。方法采用直流电沉积和脉冲电沉积分别制备Ni和Ni-SiC纳米复合镀层,使用扫描电镜和能谱仪研究镀层的表面形貌和成分,通过测量施镀前后镀件质量差计算沉积速率,采用硬度计测量了镀层的硬度,利用极化曲线和电化学阻抗方法研究镀层在3.5%NaCl水溶液中的耐腐蚀性能,分析了直流电沉积方式和脉冲电沉积方式对镀层各项性能的影响。结果脉冲电沉积方式制备的Ni-SiC纳米复合镀层的表面形貌更加致密、均匀、光滑,镀层硬度为616.3HV,自腐蚀电流为9.56×10~(-6) A,比直流电沉积制备的Ni-SiC纳米复合镀层的硬度和耐蚀性能均有所提高。结论电沉积方式对复合镀层的性能有很大影响,脉冲电沉积方式制备的Ni-SiC纳米复合镀层具有更好的性能。     

烧结钕铁硼磁体表面CeO2/硅烷复合涂层的制备及其耐蚀性能

采用浸涂方式在烧结钕铁硼磁体表面制备CeO2/硅烷复合涂层,研究了硅烷水溶液中纳米CeO2颗粒掺杂量对复合涂层性能的影响,通过扫描电镜、能谱分析仪、动电位极化曲线及中性盐雾试验对所制备的CeO2/硅烷复合涂层的形貌、元素分布以及耐腐蚀性能进行分析。结果表明:纳米CeO2颗粒的添加增强了涂层的硬度,提高了硅烷涂层的屏蔽性能,延长了腐蚀溶液渗入硅烷涂层的腐蚀通道,复合涂层耐中性盐雾试验能力可达24 h。但由于纳米颗粒只是机械的镶嵌到复合涂层中,不会改变硅烷涂层在固化过程中醇基之间脱水缩合反应的本质,在NaCl溶液中,复合涂层依然会形成高低不同的交联密度区,CeO2/硅烷复合涂层失效的主要原因依然是在交联密度低的区域首先水解溶解导致的。