镍基及镍合金纳米复合电刷镀的研究进展

镍基及镍合金纳米复合刷镀层因具有优异的耐磨损、耐高温、耐腐蚀性能,已成为纳米复合电刷镀技术的主攻方向,受到国内外的广泛关注。综述了近年来,镍及镍钨合金、镍钴合金、镍铁合金、镍钼合金纳米复合刷镀层的研究现状。指出目前纳米复合电刷镀技术研究的局限是镀层基质偏重镍基,镀液所添纳米颗粒种类有限,镀层所含纳米颗粒单一、复合量低,镀层性能提升空间有限。纳米颗粒的种类、含量、尺寸与纳米颗粒硬质点强化效应的定量关系以及基于电刷镀工艺特点的复合电沉积机理,研究进展缓慢,是今后纳米复合电刷镀研究的难点。镍合金纳米复合刷镀层、多粒子纳米复合刷镀层、特殊功能纳米复合刷镀层、宽范围纳米颗粒复合量刷镀层的研究,将会赋予人们控制材料性能更大的主动性,是未来纳米复合电刷镀研究的重要方向。     

纳米复合电刷镀层微观组织及其成形过程中的氧化现象

研究了n—Al2O3／Ni纳米复合刷镀层的微观组织及其成形过程中基质金属镍的氧化现象。结果表明：复合刷镀层晶粒细小，n—Al2O3颗粒在复合刷镀层中弥散分布；在刷镀过程中，生成了大量氧化镍，它以单独的NiO颗粒形态或生成的NiO和加入的Al2O3的球形颗粒混合体形态分布在复合刷镀层晶簇内部及晶簇边界区域。提出了NiO的形成机制，即主要通过如下3种途径：①新生成镀层表面镍原子与镀液薄膜中溶解氧发生化学反应；②镍离子与溶解氧，发生电化学反应；③在碱性溶液环境中纳米颗粒表面吸附[OH]^-发生电化学反应生成NiO。     

复合电刷镀Ni—金刚石的工艺研究

复合电刷镀是一种新的电刷镀工艺方法,Ni-金刚石复合镀层的硬度及耐磨性能非常好,具有很好的经济、使用价值、本文研究,分析了复合电刷镀Ni-金刚石镀液配方、工作电压、溶液温度、镀笔运动速度等工艺条件对镀层中金刚石含量、沉积速度的影响,总结出复合电刷镀Ni-金刚石的工艺条件。     

电刷镀纳米复合镀层的接触疲劳性能研究

利用电刷镀技术制得了镍包覆n-Al2O3粒子的复合镀层.研究了镀层硬度与镀液中粒子含量的关系,并测试了纳米复合镀层的接触疲劳性能.结果表明,镀层的硬度随镀液中粒子含量的增加而增加,到30 g/L时达到最大,随后降低;镀层的接触疲劳寿命较高,能达到1 000 000次.     

热处理对n-ZrO2/Ni复合刷镀层接触疲劳性能的影响

采用电刷镀技术制备了n-ZrO2/Ni纳米复合镀层,研究了镀层的接触疲劳性能.结果表明,含有纳米颗粒的复合镀层表面比较细腻,但由于镀层脆性较大,其接触疲劳性能较纯镍镀层差;复合镀层经热处理退火(400℃×30min)后,其接触疲劳性能有较大提高.镀层疲劳断口的SEM分析表明,n-ZrO2/Ni纳米复合镀层脆断特征明显,退火处理能使其脆性得到改善.     

电刷镀WCp/Ni复合镀层组织与磨损特性

采用电刷镀技术制备了含有微米WC/Ni复合镀层,分析了该复合镀层的微观组织,测试了该镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,研究了微米颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着镀液中WC颗粒含量的增加,复合镀层的组织趋于细化,WC/Ni复合镀层较快镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性,含量在30 g/L时达到最大.     

脉冲关断时间对电刷镀Ni/CNTs复合镀层组织及性能的影响*

采用脉冲电刷镀的方法,制备了镍/碳纳米管（Ni/CNTs）复合镀层.运用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱分析仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）、球盘式磨损试验机、显微硬度计等分析与测试方法,研究了脉冲关断时间对Ni/CNT复合镀层的表面形貌、孔隙率、CNTs含量、显微硬度和耐磨性等的影响.结果表明：在直流电源下,由于导电性和准一维性碳纳米管的共沉积,复合镀层表面粗糙,孔隙率高.采用脉冲电源后,当脉冲关断时间增加至1 900μs时,复合镀层的表面平整度增加、孔隙率减小为1%、硬度增加为605 HV、磨损重量减小1/3.     

电刷镀WC_p/Ni复合镀层组织与磨损特性

采用电刷镀技术制备了含有微米WC/Ni复合镀层,分析了该复合镀层的微观组织,测试了该镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,研究了微米颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着镀液中WC颗粒含量的增加,复合镀层的组织趋于细化,WC/Ni复合镀层较快镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性,含量在30 g/L时达到最大。     

化学镀Ni—P—SiC复合镀层的组织性能

对Ni-P-SiC化学复合镀层的组织性能进行了详细地研究。首先,用EDS-SEM研究了复合镀层的成分及形貌;用XRD分析了热处理后复合镀层的相组成,然后对复合镀层的硬度和耐磨性进行了系统的测定与分析。结果表明:镀液中适量的SiC及400C×1h热处理,可使复合镀层具有最大的显微硬度和最佳的耐磨性。     

纳米Cr2O3复合电刷镀镀层性能研究

在快速镍镀液的基础上,通过添加纳米Cr2O3粉末得到了纳米复合镀液,制备了纳米Cr2O3颗粒的镍基复合镀层,通过显微硬度、孔隙率、耐腐蚀与极化曲线、SEM等测试手段,比较了纳米复合镀层与纯镍镀层的性能,结果表明：纳米Cr2O3复合刷镀镍层的截面硬度比纯镍镀层的截面硬度提高8.3%,两种镀层与基体结合良好;纳米Cr2O3复合镀层的表面形貌比纯镍镀层更加细化且耐腐蚀性有所提高。     

电刷镀多层复合镀层的应用研究

用电刷镀研制具有层状结构的Ni-Cr2O3复合电刷镀层，采用碱铜层作为中间过渡层；研究了多层复合镀层的组织，显微硬度以及耐磨性等性能，对电刷镀多层复合镀层工艺进行了实际应用研究，结果表明，多层Ni-Cr2O3复合电刷镀层与Ni镀层相比具有较高的显微硬度，细小的结晶晶粒和较耐磨性，层状的复合镀层结构会导致磨损机理的变化，该工艺可用于大型机械设备现场不解体修复。     

基于In,Cu单镀液和纳米MoS2 复合镀液电刷镀层的抗粘着磨损性能研究

目的在Cr12MoV模具钢上电刷镀制备出多种具有自润滑性和减磨性能好的涂层,筛选出与奥氏体不锈钢对磨时抗粘着磨损性能优秀的镀层,改善模具的抗粘着磨损性能。方法采用电刷镀方法制备In,Cu单镀液镀层及Ni-W(D)-Mo S2(纳米)和Cu-MoS_2(纳米)复合电刷镀镀层,对4种镀层与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行对磨磨损实验,载荷为100 N,磨损时间为300 min,并分析磨损质量损失,同时采用扫描电镜观察分析各镀层的抗粘着磨损实验结果。结果 4种镀层都不同程度地提高了抗粘着磨损能力,但Cu单镀液镀层和Cu-MoS_2(纳米)复合镀层在磨损实验的前150 min磨损质量损失明显,磨损质量损失率分别达到0.105%和0.136%,而In和Ni-W(D)-Mo S2镀层都很小,分别为0.024 57%和0.031 74%,体现出更良好的抗粘着能力和耐磨性。结论在被加工工件的强度不高时,Cu镀层和Cu-MoS_2(纳米)复合镀层仍然具有一定的抗粘着磨损性能,而在被加工工件为具有较明显加工硬化现象的强度较高的奥氏体不锈钢时,In和Ni-W(D)-Mo S2镀层具有更好的抗粘着磨损性能,其中Ni-W(D)-Mo S2镀层表现出了最优秀的综合耐磨性。     

镍铁-金刚石复合电刷镀的工艺研究

复合电刷镀是电刷镀技术的一个重要分支，Ni-Fe-金刚石电刷镀镀层致密，耐磨性高，应用前景广阔。试验研究了Ni-Fe-金刚石复合电刷镀工艺中施镀电压、施镀温度以及镀笔与工件之间的相对速度对复合镀层性能(如金刚石含量、沉积速率和耐磨性)的影响，得到了高金刚石含量和高耐磨性镀层的最佳工艺参数，即施镀电压9～11V，施镀温度45～55℃，镀笔与工件的相对速度10～15m/min。     

Ni-P-TiN(纳米)化学复合镀层研究

为了提高AZ31镁合金的耐磨性能并扩大其在相关领域的应用,采用化学复合镀技术在AZ31镁合金基体上制备了Ni-P—TiN（纳米）复合镀层,同时制备Ni—P镀层进行比较。研究了复合镀层形貌、成分、硬度和耐磨性能与镀液中纳米TiN颗粒含量的关系。结果表明,复合镀层和Ni—P镀层表面都是由胞状物排列而成;纳米TiN颗粒沉积于Ni—P—TiN（纳米）复合镀层中。当镀液中纳米TiN颗粒浓度为3g／L时,复合镀层硬度达最大值,为826HV,而Ni—P镀层只有508HV;同时复合镀层表现出优异的耐磨性能,在同等条件下其磨损失重只有Ni—P化学镀层的25％。     

脉冲关断时间对电刷镀Ni/CNT纳米晶镀层组织及性能的影响

采用电刷镀技术制备了不同工艺参数的Ni/CNT纳米晶镀层.运用SEM、XRD、显微硬度计和T-11式球盘式磨损试验机等分析与测试方法,研究了不同工艺参数对Ni/CNT 复合镀层的表面形貌、晶粒尺寸、显微硬度和耐磨性等的影响.研究结果表明,在直流电源下使复合镀层生长速度加快,镀层表面粗糙,晶粒尺寸较大;采用脉冲电源后,随脉冲关断时间增加,复合镀层的表面平整度增加、晶粒尺寸减小、硬度和耐磨性增加;镀层的晶粒大小随加热温度的升高逐渐增大,显微硬度300 ℃以下变化不大,加热至400 ℃后显著下降.     

脉冲关断时间对电刷镀Ni/CNT纳米晶镀层组织及性能的影响

采用电刷镀技术制备了不同工艺参数的Ni/CNT纳米晶镀层。运用SEM、XRD、显微硬度计和T-11式球盘式磨损试验机等分析与测试方法，研究了不同工艺参数对Ni/CNT 复合镀层的表面形貌、晶粒尺寸、显微硬度和耐磨性等的影响。研究结果表明，在直流电源下使复合镀层生长速度加快，镀层表面粗糙，晶粒尺寸较大；采用脉冲电源后，随脉冲关断时间增加，复合镀层的表面平整度增加、晶粒尺寸减小、硬度和耐磨性增加；镀层的晶粒大小随加热温度的升高逐渐增大，显微硬度300 ℃以下变化不大，加热至400 ℃后显著下降。     

脉冲电镀Ni-SiC纳米复合镀层工艺与微观形貌

采用脉冲电镀法制备了Ni-SiC(纳米)复合镀层,研究了脉冲参数对镀层中纳米颗粒含量和镀层显微硬度的影响.利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了镀层的显微形貌及纳米复合镀层的相组成.用显微硬度计测试了镀层的显微硬度.结果表明,脉冲电镀能获得晶粒度细小、致密、光亮、均匀且高硬度的复合镀层.     

Ni/n-SiO2 Composite Coating Prepared by Brush Plating with Pulse Current

Nickel and silicon dioxide nanoparticle composite coatings were prepared by brush plating with direct and pulse current.The surface morphology,microstructure,hardness and wear resistance of the coatings were investigated by scanning electron microscope(SEM),transmission electron microscope(TEM),mirohardness tester and ball-on-disk tribotester.The results show that the technical parameters,pulse current,duty circle and frequency,are of great influence on the growth of crystalline and properties of the coating.Compared with the coating plated with direct current,the coatings plated with pulse currents have smaller nanocrystalline,contain more SiO2 nanoparticle and have higher hardness and wear resistance.     

用AR模型预测Ni-TiN复合镀层中纳米TiN粒子复合量

为了掌握不同试样Ni-TiN复合镀层中纳米TiN粒子复合量变化趋势,采用时间序列分析方法对复合镀层中纳米TiN粒子复合量建立AR模型,利用该模型对其复合量变化趋势进行预测分析,并把预测值与实验测试结果进行比较。结果表明,可根据该模型预测Ni-TiN复合镀层中纳米TiN粒子复合量,预测效果较好,平均误差为5.2884%。     

结晶器铜板表面耐磨纳米复合镀层的制备及性能

目的提高连铸坯质量,延长结晶器的服役时间,节约铜资源。方法采用纳米复合镀技术在结晶器铜板表面制备了Ni/Al_2O_3纳米复合镀层,并通过扫描电镜(SEM)观察了复合镀层表面形貌。采用单因素变量法研究了镀液中纳米Al_2O_3添加量、阴极电流密度及镀液温度等对纳米复合镀层显微硬度的影响。对结晶器铜板表面的纯Ni镀层和纳米复合镀层进行了摩擦磨损实验。结果在结晶器铜板表面制备出了高硬度、耐磨损的纳米复合镀层。随着镀液中纳米颗粒添加量的增加,镀层的硬度先升高后降低,且当纳米颗粒添加量为40 g/L时,复合镀层的显微硬度达到最大值384HV。因镀液中纳米颗粒的存在,随着电流密度和镀液温度的变化,纳米复合镀层的硬度变化不大。在相同的摩擦磨损条件下,纳米复合镀层和纯Ni镀层的摩擦系数分别约为0.41和0.7,纳米复合镀层的磨损量约为纯Ni镀层的1/2。结论在Ni基镀层中加入纳米Al_2O_3材料,能显著地提高复合镀层的硬度、耐磨损性能。