低共熔溶剂中电化学剥离制备GO及脉冲电沉积Ni-GO复合镀层性能研究

目的在低共熔溶剂中实现电化学剥离制备氧化石墨烯(GO)及电沉积制备Ni-GO复合镀层,提高Ni镀层的耐腐蚀和摩擦磨损性能。方法以石墨棒为阴极,铂片为阳极,低共熔溶剂为电解液,采用直流电源电化学剥离石墨制备氧化石墨烯纳米片(GO),然后在此电解液中,采用脉冲电沉积的方式制备Ni-GO复合镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子电镜(TEM)、紫外分光光度计(UV)、红外光谱仪(IR)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线衍射仪(XRD),表征GO的结构和组成。采用扫描电子显微镜(SEM)观察镀层的表面形貌,采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)分析镀层的结构特征。采用电化学工作站、纳米压痕仪和摩擦磨损实验机分析镀层的耐腐蚀性能、机械性能和摩擦磨损性能。结果采用电化学剥离法在低共熔溶剂中成功制备了GO,GO呈现大的片层状结构,表面存在褶皱,边缘弯曲,上下表面层含有大量羟基和环氧基。性能检测表明,Ni-GO复合镀层的腐蚀电流密度由纯Ni镀层的6.10×10^-5 A/cm^2降低为5.78×10^-7 A/cm^2,硬度由纯Ni镀层的(8.95±0.43)GPa提高到(13.75±0.75)GPa,弹性模量由纯Ni镀层的(184.55±8.12)GPa提高到(201.38±11.20)GPa,摩擦系数由纯Ni镀层的0.72降低为0.56,磨损率比纯Ni镀层降低了35.16%。结论在低共熔溶剂中实现了电化学剥离石墨制备GO,并用于Ni-GO金属基复合镀层一步制备的电化学途径,为均匀分散的氧化石墨烯的制备和金属基复合镀层的制备提供了新的方法。以此为电解液制备的Ni-GO复合镀层相比于纯Ni镀层,其晶粒细化,耐腐蚀性能增强,机械性能提高,摩擦系数减小,耐磨性能增强。     

Ni-氧化石墨烯纳米复合镀层的力学及抗腐蚀性能研究

目的 探究镀液中氧化石墨烯(GO)含量对于Ni-GO复合镀层的组织结构、力学性能、耐腐蚀性能的影响,并以此来确定GO的添加量。方法 采用电沉积技术制备Ni-GO复合镀层,并采用正交试验的方法找到Ni-GO复合镀层的优化制备工艺。通过SEM、EDS、XRD、XPS、拉曼等技术对GO和制备的Ni-GO复合镀层的形貌、组织结构进行表征分析,采用硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站等对Ni-GO复合镀层的力学性能及耐蚀性进行分析。结果 采用正交试验的方法得到了Ni-GO复合镀层优化制备工艺条件,GO质量浓度为1.0 g/L,阴极电流密度为5 A/dm²,镀液温度为60 ℃,电镀时间为50 min。基于优化工艺条件下镀层的硬度为596.5HV,沉积速率为6.583 g/(dm².h)。其中镀液中氧化石墨烯浓度对Ni-GO复合镀层性能影响最大。结论 研究发现,Ni-GO复合镀层底部是Ni含量比较多的菜花头结构,在菜花头上面主要是石墨烯与Ni晶粒镶嵌在一起的尺寸不一的珊瑚状结构。当镀液中GO质量浓度为1.0 g/L时,制备出的Ni-1.0GO复合镀层中石墨烯含量最高,珊瑚状结构连接缝隙变小,组织致密性最好,孔隙缺陷最少。与Ni镀层相比,Ni-1.0GO复合镀层的硬度提高了37.7%,磨损质量损失减少了73.5%,耐蚀速率降低了44.8%。     

氧化石墨烯掺杂对机械镀锌层腐蚀性能的影响

为了增强传统机械镀锌层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,在Q235基体表面制备了Zn-GO纳米薄片复合镀层。利用拉曼光谱、场发射扫描电镜和X射线衍射等表征了复合镀层的表面、截面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了复合镀层浸泡在3.5%NaCl溶液中的电化学行为,并通过中性盐雾加速腐蚀试验测试复合镀层的耐腐蚀性能。结果表明:GO薄片以吸附、镶嵌、夹杂3种方式与锌颗粒共沉积。与未添加GO的镀层相比,GO细化锌粉团使复合镀层更加紧密,同时GO起到电连接作用,可使复合镀层发生钝化现象,自腐蚀电位从-1.189 V正移到-1.130 V,腐蚀电流密度从749μA/cm~2降低到398μA/cm~2;GO具有很好的化学惰性和屏障效应,线性极化电阻增大了5倍;耐盐雾腐蚀试验出现白锈和红锈时间比纯锌镀层分别延长了12 h和140 h。因此,一定含量的GO掺杂能提高锌基镀层的耐腐蚀性能。     

石墨烯改性环氧树脂涂层的制备及其性能

为增强传统环氧树脂涂料的耐腐蚀性能,将改性石墨烯与涂料复合,制备了不同石墨烯含量的复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测定仪、显微红外光谱仪、热重分析仪、多功能表面测试仪等表征了添加不同含量石墨烯涂层前后的截面形貌、接触角、耐热性能以及摩擦磨损性能;采用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线研究涂层浸泡在3.5%Na Cl溶液中的电化学行为,并通过中性盐雾试验测试不同石墨烯含量涂层的耐盐雾腐蚀性能。结果表明:当石墨烯添加量为1%时,涂层各方面性能相对最佳。与未添加改性石墨烯涂层相比,改性石墨烯涂层的接触角增加5°,疏水性能增加;平均摩擦因数从0.28降至0.08,耐磨损性能提高;自腐蚀电流减小,自腐蚀电位正移耐腐蚀性能显著增强;1 800 h盐雾试验中1%石墨烯涂料样板未发生明显腐蚀。     

石英光纤表面Cu-石墨烯复合镀层的性能研究

为制备耐高温、寿命长的金属镀层光纤,利用化学镀技术在石英光纤表面制备Cu基镀层。同时将石墨烯片层材料引入镀液,制备了Cu-石墨烯复合镀层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)、Raman光谱仪等,对石墨烯片层和Cu基镀层的微观形貌进行表征。利用电化学工作站、纳米压痕仪等对金属镀层的性能进行测试。利用热震法对Cu基镀层与光纤基体的结合性能进行分析,同时对金属镀层光纤进行导光测试。结果发现：Cu-石墨烯镀层相对Cu镀层,镀层组织致密,晶粒细小,质量更优。Cu-石墨烯镀层硬度、弹性模量分别提升了111.5%、34.0 %。Cu-石墨烯镀层的腐蚀电位Ecorr提升了32.3%,腐蚀电流icorr减小了22.5%,其耐蚀性能明显提升。石英光纤表面化学镀覆Cu金属镀层,能够克服光纤包层光滤除器在实际应用中因局部温度过高而烧损等问题,同时对光纤的信号光传递并无影响。石墨烯片层对光纤对表面镀层质量、提高防腐等性能影响较大,在提升光纤使用寿命方面具有重要意义。     

烧结钕铁硼表面复合电沉积氧化石墨烯镀锌层

目的烧结钕铁硼(NbFeB)是一种应用范围非常广泛的多孔磁性材料,由于多孔结构易发生腐蚀,需在其表面制备相应的镀层进行防护。方法利用电沉积法将提前制备的氧化石墨烯(GO)与镀锌溶液混合,在NdFeB基体表面电沉积制备出锌镀层与氧化石墨烯复合镀锌层。结果镀锌液中,氧化石墨烯(GO)的浓度、阴极电流密度以及搅拌速度,对复合镀锌层的表面微观形貌具有一定的影响,同时一定浓度的氧化石墨烯(GO)可以改变镀层的生长取向,Zn/rGO的优先生长晶面由(100)变成(002)。膜层的微观形貌从纯锌紧密堆积在一起的凸起晶粒变成了Zn/rGO的纳米片状形貌。交流阻抗和动电位极化曲线结果表明,镀Zn层和Zn/rGO复合镀锌层经过3.5%Na Cl溶液中浸泡后,Zn/rGO纳米复合镀层的耐腐蚀性能明显增加。结论相比于单一的镀锌层,Zn/GO复合镀锌层的耐腐蚀性明显增加。     

石墨烯量子点添加量对超临界纳米复合镀层微观结构与性能影响

以性能独特的石墨烯量子点(GQDs)为第二相添加物,采用超临界电沉积技术制备Ni基纳米复合镀层,研究超临界条件下GQDs添加量对镀层的微观结构、显微硬度、耐磨性能、耐腐蚀性能等的影响。结果表明：加入GQDs,镀层微观结构致密化和均匀化。当GQDs添加量为1.5 g/L时,镀层表面形貌更为致密。X射线衍射分析显示,GQDs的添加,改变了复合镀层镍衍射面(111)、(200)及(222)峰位,在(111)面产生结晶择优取向。GQDs的添加大幅提升了复合镀层的各项性能。当GQDs添加量为1.5 g/L时,镀层显微硬度高达7381.4 MPa,比纯镍镀层显微硬度高近980 MPa;磨痕截面积为3336μm²,仅为纯镍镀层的44%。Tafel极化试验结果表明,腐蚀电流密度为3.55×10^-6 A·cm^-2,相较于纯镍镀层的10.07×10^-6 A·cm^-2,降低了65%;150 h浸泡腐蚀实验表明,当GQDs添加量为1.5g/L时,镀层点蚀最少,耐腐蚀性能最为优异。     

Ni-SiC纳米复合镀层腐蚀行为的研究

通过电化学阻抗谱测试技术初步确定制备具有较好耐腐蚀性能镀层的工艺参数。利用扫描电子显微镜观察镀层的表面形貌;借助浸泡实验、电化学阻抗谱、极化曲线等方法对比分析了Ni-SiC纳米复合镀层和纯Ni镀层在0.5 mol/L NaCl溶液和1 mol/L HNO_3溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,SiC纳米颗粒的加入提高了镀层的耐腐蚀性能,且镀层耐腐蚀性能随镀层中SiC纳米颗粒含量的增加而提高。     

脉冲换向电刷镀镍基纳米SiO2复合镀层的耐腐蚀性能研究

采用脉冲换向电刷镀方法制备了Ni/n-SiO2复合镀层,应用SEM对镀层表面形貌进行了分析,测试了镀层的孔隙率,以及镀层在海水浸泡条件下的耐腐蚀性能,讨论了镀层的耐腐蚀机理.实验结果表明:与直流工艺条件下的电刷镀镀层相比,脉冲换向电刷镀工艺得到的Ni/n-SiO2复合镀层具有致密精细的表面、较小的孔隙率和较高的耐腐蚀性能.     

化学镀Ni-Sn-P复合镀层的耐腐蚀性能

通过极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)电化学实验及均匀腐蚀实验研究了化学镀Ni-Sn-P复合镀层分别在5%H_2SO_4和3.5%NaCl不同腐蚀溶液中的耐腐蚀性,探究了不同Sn颗粒含量对Ni-Sn-P复合镀层耐腐蚀性能的影响。结果表明,当Sn含量为2.0 g/L时,Ni-Sn-P复合镀层的失重最小,其抗腐蚀性能最好。当Sn含量高于2.0 g/L时,镀层失重增大,孔隙率上升,Ni-Sn-P复合镀层的耐腐蚀性能降低。在两种腐蚀溶液中,Ni-Sn-P复合镀层相比于Q235基体和Ni-P镀层具有更正的腐蚀电位,更高的传荷电阻值(R_(ct)),更小的双电层电容值(C_(d1)),更低的失重速率。这说明Ni-Sn-P复合镀层在不同酸性的腐蚀介质中的耐蚀性比Ni-P镀层及基体的显著增强。     

Cr颗粒对Ni-Graphene复合沉积层组织结构及性能的优化

目的电沉积技术制备Ni-Cr-Graphene复合沉积层,调查不同Cr颗粒浓度对复合沉积层组织结构及性能的优化影响。方法利用电沉积技术在镍铝青铜(NAB)表面制备出Ni-Cr-Graphene复合沉积层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)与拉曼光谱仪(Raman),对复合沉积层的形貌、成分与组织结构(晶粒大小、结晶形状及结晶织构)进行表征,并采用显微硬度计与电化学工作站分别对沉积层的硬度及耐腐蚀性能进行调查。结果Graphene颗粒使得纯Ni沉积层中的Ni晶粒尺寸由175.3 nm减小到Ni-0Cr-4Graphene沉积层中的Ni晶粒尺寸60.5nm。随着Cr颗粒质量浓度进一步从0g/L增加到100 g/L,Ni-Cr-Graphene复合沉积层中的Cr质量分数从0%增加到23.8%,且Ni晶粒尺寸进一步减小到Ni-100Cr-4Graphene沉积层的29.1nm,Ni[200]结晶织构被消除。Graphene与Cr颗粒显著提高了Ni-CrGraphene复合沉积层的表面硬度,所有复合沉积层的显微硬度均高于纯Ni沉积层(260.1HV0.2),且在100 g/L Cr颗粒浓度下,沉积层平均显微硬度为489.8HV0.2。同时Graphene与Cr颗粒改善了Ni-Cr-Graphene复合沉积层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,在100 g/L Cr颗粒浓度下,复合沉积层的自腐蚀电位(Ecorr)为-0.21 V,自腐蚀电流密度(Jcorr)为0.25μA/cm^2,其相对纯Ni沉积层Jcorr(7.01μA/cm^2)降低了1个数量级。结论溶液中Cr颗粒浓度的增加引起了Ni-Cr-Graphene复合沉积层中Cr含量的增加,使得更多Cr颗粒与Graphene颗粒共同作为Ni金属结晶形核点,促进了Ni的晶粒细化与织构转变,最终提高了复合沉积层的硬度与耐腐蚀性能。     

汽车活塞环表面Ni60A-Cr2O3复合涂层的制备与性能

采用超声速等离子喷涂法在汽车活塞环用45钢表面制备了Ni60A-Cr2O3复合涂层,通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),摩擦磨损试验,电化学试验和浸泡腐蚀试验研究了Cr2O3含量对Ni60A-Cr2O3复合涂层物相组成、显微组织、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:Ni60A-Cr2O3复合涂层中除有增强相Cr2O3外,还含有FeNi3、Fe(C,B)6和Cr23C6等含Cr析出相;随着复合涂层中Cr2O3含量的增加,复合涂层的磨损量呈现先减小而后增加的趋势,在Cr2O3质量分数为35%时磨损量最小,Ni60A-Cr2O3复合涂层中适宜的Cr2O3添加量为35%;Ni60A涂层和35%Cr2O3+65%Ni60A复合涂层的磨损机制分别为黏着磨损和磨粒磨损;极化曲线测试结果和浸泡腐蚀试验结果都表明,在1.5mol/L H2SO4和3.5%NaCl溶液中,35%Cr2O3+65%Ni60A复合涂层的耐腐蚀性能都要优于Ni60A涂层的。     

脉冲电沉积WC-Co-Ni镀层的制备及性能研究

目的提高WC-Co-Ni纳米晶复合镀层的综合性能。方法利用脉冲电沉积法制备WC-Co-Ni纳米晶复合镀层,分析镀层的结构、表面形貌及元素成分,测试镀层的显微硬度。对WC-Co-Ni纳米晶复合镀层和304不锈钢进行5%(质量分数)H2SO4溶液浸泡实验,计算腐蚀速率,对比其耐蚀性。结果当脉冲参数为阴极电流密度5 A/dm2、脉冲占空比50%、脉冲频率2000 Hz时,施镀2 h制备的WC-Co-Ni复合镀层为纳米晶结构。镀层表面平整、光亮,无裂纹,由立方晶型的Ni、六方结构的WC和立方晶型的Co组成,WC-Co颗粒均匀弥散在纳米晶Ni镀层内,且m(Ni)∶m(W)∶m(C)∶m(Co)=6∶2∶1∶1。WCCo纳米颗粒起到了促进形核的作用,晶粒尺寸大多分布在20 nm左右。WC-Co纳米颗粒对镀层起到了弥散强化作用,使复合镀层的显微硬度达到600HV。在浸泡腐蚀实验中,随着温度从20℃升高至80℃,复合镀层的腐蚀速率增加缓慢,20℃下的腐蚀速率仅为0.4192 mm/a,80℃下的腐蚀速率也低于20mm/a。结论脉冲电沉积法制备的WC-Co-Ni纳米晶复合镀层硬度高于传统的不锈钢材料,耐蚀性也优于304不锈钢,综合性能较好。     

聚苯胺/石墨烯原位复合水性防腐涂料耐蚀性能的研究

目的研究聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料的耐蚀性能。方法采用盐酸为掺杂酸,以聚乙烯基呲咯烷酮(PVP-K30)为空间稳定剂,利用原位聚合法,以苯胺和石墨烯为原料,过硫酸铵为氧化剂,制备聚苯胺/石墨烯复合材料。将聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯分别添加到HG-54C乳液中制备水性防腐涂料,利用动电位极化曲线和盐雾试验对比分析聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯水性涂层的防腐性能,再通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对比分析其结构和微观形貌。结果聚苯胺均匀地覆盖在石墨烯的片层结构上形成氧化插层结构。当复合材料浸泡在3.5%Na Cl溶液中,腐蚀电流密度为2.3955×10-7A/cm2。盐雾试验表明,聚苯胺/石墨烯的防腐性能优于添加纯聚苯胺和石墨烯的性能。结论聚苯胺/石墨烯涂层具有良好的耐蚀性能,其耐蚀性能优于纯聚苯胺涂层和石墨烯涂层。     

石墨烯纳米碎片(Gnps)复合涂层的制备及其耐蚀性

以高级工程塑料聚醚酰亚胺(PEI)为基料制备了石墨烯纳米碎片(Gnps)复合防腐蚀涂料。采用光学照相机和接触角测定仪表征了涂层的物理性能。采用扫描电镜(SEM)观察复合涂层的表面形貌,采用能谱分析Gnps在复合涂层中的分布情况。利用浸泡试验和电化学技术研究了含不同量Gnps的PEI基复合防腐蚀涂层对Q235B钢在3.5%NaCl(质量分数)溶液中耐蚀性的影响。结果表明:加入Gnps能明显改善PEI基防腐蚀涂层的耐蚀性,当Gnps的质量分数为1%时,涂层的耐蚀性最好。     

Influence of pH values on electroless Ni-P-SiC plating on AZ91D magnesium alloy

A novel Ni-P-SiC composite coating was prepared by electroless plating in order to improve the corrosion capacity and wear resistance of AZ91D magnesium alloy. The influence of pH values on deposition rates and properties of the coatings was studied. The microstructure and phase structure of the Ni-P-SiC coatings were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD). The corrosion and wear resistance performances of the coatings were also investigated through electrochemical technique and pin-on-disk tribometer, respectively. The results indicate that the composite coating is composed of Ni, P and SiC. It exhibits an amorphous structure and good adhesion to the substrate. The coatings have higher open circuit potential than that of the substrate. The composite coating obtained at pH value of 5.2 possesses optimal integrated properties, which shows similar corrosion resistance and ascendant wear resistance properties to the substrate.     

Effects of rare earth cerium addition on the synthesis and corrosion resistance of electroless Ni–PTFE–P coating

Electroless Ni–PTFE–P coatings have been successfully deposited on the surface of mild steel shaft from plating baths containing various concentrations of rare earth metal cerium (RE Ce). Surface morphology, Ce fraction, and thickness of the coatings were characterized by scanning electron microscope, inductively coupled plasma optical emission spectrometry, and reflection optical microscope, respectively. Salt spray test was used to determine the corrosion resistance of the coating. Results revealed that structure, compactness, and deposition rate of the Ni–PTFE–P coatings were increased significantly by addition of a small amount of RE Ce (10–20 ppm) to the plating bath. Electroless Ni–PTFE–P coating deposited from plating baths with 20 ppm Ce shows the highest corrosion resistance, owing to its high compactness and thickness. Deposition rate and corrosion resistance of the Ni–PTFE–P coating were deteriorated greatly as concentration of RE Ce in the plating baths exceeds 100 ppm.     

Ni-P/Al2O3化学复合镀工艺研究

采用正交设计法对Ni-P/Al2O3化学复合镀工艺进行了优化。研究了镀液成分，工艺参数对复合镀层厚度，显微硬度，耐蚀性，耐磨性的影响，结果表明，Ni-P/Al2O3化学复合镀层的显微硬度，耐磨性优于Ni-P化学镀层的，弥散分布的Al2O3颗粒能显著减缓复合镀层在较高温度下的软化趋势。     

Electrodeposition and corrosion resistance of Ni–P–TiN composite coating on AZ91D magnesium alloy

In order to improve the corrosion resistance and microhardness of AZ91D magnesium alloy, TiN nanoparticles were added to fabricate Ni–P–TiN composite coating by electrodeposition. The surface, cross-section morphology and composition were examined using SEM, EDS and XRD, and the corrosion resistance was checked by electrochemical technology. The results indicate that TiN nanoparticles were doped successfully in the Ni–P matrix after a series of complex pretreatments including activation, zinc immersion and pre-electroplating, which enhances the stability of magnesium alloy in electrolyte and the adhesion between magnesium alloy and composite coating. The microhardness of the Ni–P coating increases dramatically by adding TiN nanoparticles and subsequent heat treatment. The corrosion experimental results indicate that the corrosion resistance of Ni–P–TiN composite coating is much higher than that of uncoated AZ91D magnesium alloy and similar with Ni–P coating in short immersion time. However, TiN nanoparticles play a significant role in long-term corrosion resistance of composite coatings.     

Synthesis and passivation behavior of electroless Ni–P‐CNT composite coating

Carbon nanotubes (CNTs) have high chemical stability, unique hollow nanotube structure, and are believed to be ideal materials for fabricating composites. In this study, Ni–P and Ni–P‐CNT composite coatings were fabricated by electroless plating. Scanning electron microscopy was used to characterize the coatings. The corrosion behavior of Ni–P and Ni–P‐CNT coated samples were evaluated by polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy in 3.5 wt% NaCl and 0.1 M H₂SO₄ aqueous solutions at room temperature. The results indicated that incorporation of CNTs in the coating significantly increased corrosion resistance. The role of CNTs in improvement of corrosion resistance of the coating was also discussed.