脉冲电沉积制备纳米晶钴-镍合金薄膜的摩擦学性能

采用直流电、单脉冲和双脉冲制备纳米晶钴-镍(Co-Ni)合金薄膜。用原子力显微镜(AFM)和表面轮廓仪分析薄膜表面形貌与表面粗糙度,用MV-2T显微硬度计测试薄膜的硬度,用球盘式摩擦磨损试验机的评价Co-Ni合金薄膜的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜分析Co-Ni合金薄膜的摩擦磨损机制。研究发现,电沉积技术显著影响纳米Co-Ni薄膜的表面形貌、硬度和摩擦磨损性能与机制。直流电制备的Co-Ni合金薄膜柱状晶较粗,硬度较小,但其表面粗糙度较小;双脉冲制备的纳米Co-Ni合金薄膜柱状晶较细,硬度最高,且表面粗糙度最小。双脉冲制备的纳米晶CoNi合金薄膜的磨损率比直流电制备的降低了近一个数量级,直流电制备的Co-Ni合金的磨损机制为严重黏着磨损和磨粒磨损,而双脉冲制备的Co-Ni合金薄膜表现为轻微的疲劳磨损和磨粒磨损。     

复合电沉积制备纳米钡铁氧体/钴镍合金磁性镀层

采用复合电沉积技术制备了纳米钡铁氧体(BaFe_(12)O_(19))/钴镍合金磁性镀层,研究了纳米钡铁氧铁颗粒对镀层表面形貌及磁性能的影响和镀液中BaFe_(12)O_(19)颗粒含量、电流密度、镀液温度、施镀时间等电沉积工艺参数对复合镀层矫顽力和最大磁能积的影响。结果表明:镀液中加入纳米钡铁氧体颗粒通过优化电沉积工艺可以制备出磁性复合镀层,可明显提高镀层的最大磁能积和矫顽力;以上四种工艺参数对镀层的最大磁能积和矫顽力有明显影响,但影响规律各不相同。     

电沉积纳米晶材料摩擦学尺寸效应研究

采用脉冲电沉积法制备了不同晶粒尺寸的纳米晶镍材料,实现了纳米晶粒的有效可控。考察了晶粒尺寸对纳米晶镍材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:粗晶镍呈现严重的粘着磨损,随着晶粒的细化,硬度和强度的增加显著提高了镀层的抗塑性变形和抗粘着磨损的能力。电沉积镍具有明显的摩擦学尺寸效应,随着晶粒尺寸的减小,镍的磨损机制由粘着磨损逐渐转变为微磨粒磨损和氧化磨损,其摩擦因数逐渐降低,耐磨性显著增强。     

电沉积制备纳米晶镍-钨-稀土合金镀层工艺及性能

采用电沉积技术制备了纳米晶镍-钨-稀土合金镀层,重点研究了其制备工艺及镀层性能,探讨了电流密度、电沉积时间、镀液中稀土含量、镀液pH值和镀液温度等因素对镀层沉积速率的影响;用SEM、XRD、EDS、阳极极化曲线等方法分析了镀层的表面形貌、结构、组成、耐蚀性和抗氧化性等。结果表明:合金镀层的最佳制备工艺条件为电流密度9.5 A·dm~(-2)、镀液pH值7、电沉积时间70 min、镀液温度50℃、镀液中NdCl_3添加量4.5 g·L~(-1)或镀液中Ce(SO_4)_2添加量3 g·L~(-1);添加稀土元素钕、铈后合金镀层表面颗粒排列致密、均匀,表面无裂纹,其抗高温氧化性和耐蚀性能与硬铬镀层比较相差较小。     

脉冲电沉积镍-钨-铁-镧纳米晶合金镀层的电催化析氢性能

采用脉冲电沉积制备了纳米晶镍-钨-铁-镧合金镀层,并在氩气保护下对镀层进行了热处理;用SEM和XRD分析了镀层的形貌与物相组成,通过极化曲线、循环伏安曲线和交流阻抗谱考察了不同状态镀层的电催化析氢性能。结果表明:镀层表面颗粒均匀、排列紧密、无裂纹,其组织是以镍为溶剂、钨和铁为溶质的置换型固溶体;经200℃×60min热处理后,镀层析氢性能最好,与传统铁电极相比,析氢电位正移了250mV。     

锌镍合金的反常电沉积

研究了氯化物溶液中Ｚｎ－Ｎｉ合金的共沉积，测定了稳态极化曲线，用原子吸收光谱法分析了Ｚｎ－Ｎｉ合金的共沉积属于反常电沉积，讨论了反常电沉积的机理。     

冻干法制备不同晶型纳米磷酸锆及其摩擦学性能研究

为研究纳米添加剂磷酸锆(α-ZrP)微观形态结构对其摩擦性能的影响,通过调整冻干工艺参数,制备不同形貌及粒径的α-ZrP;利用场发射扫描电镜、透射电子显微镜以及X-射线衍射仪对制备的α-ZrP的微观形貌进行表征,在球盘式往复运动试验机上在不同工况下考察α-ZrP晶型对石蜡基础油摩擦磨损性能的影响。结果表明：通过控制聚乙烯吡咯烷酮添加剂的添加量,获得颗粒状、棒状以及片层状的α-ZrP,相同工况下颗粒状α-ZrP的摩擦因数最小;随冻结速率增加,α-ZrP的粒径减小,相同工况下其摩擦因数也减小;低速重载工况时,片状α-ZrP的摩擦学性能最好,而在高速轻载工况时,颗粒状α-ZrP的摩擦学性能更优。     

脉冲喷射电沉积纳米镍涂层的组织与耐腐蚀性能

采用脉冲喷射电沉积方法在45钢基体表面制备了纳米镍涂层,用扫描电镜和X射线衍射仪研究了平均电流密度对镍涂层表面形貌、微观组织结构及平均晶粒尺寸的影响,并进行了耐腐蚀性试验.结果表明:用该方法制备的纳米镍涂层表面比较平整、晶粒细小并且结合较致密,但晶粒间仍存在一定的孔隙;随着平均电流密度的增大,平均晶粒尺寸先变小再变大,当平均电流密度为39.8 A·dm-2时涂层最致密,平均晶粒尺寸最小(13.7 nm);纳米镍涂层试样的耐腐蚀性能有较大的提高,但经过一段时间后腐蚀速率有所上升,这可能与腐蚀介质的渗入有很大关系.     

LB技术制备的ZrO2纳米薄膜摩擦学行为

在单晶硅表面制得花生酸锆hngmuir—Blodgett薄膜,对该薄膜在500℃条件下热处理30min,得到致密ZrO2薄膜。利用AFM,XPS,SEM对其结构和形貌进行表征,摩擦磨损试验结果表明,利用该方法制备的ZrO2薄膜表现出良好的减摩抗磨性能。     

电沉积非晶/纳米晶Ni-Mo合金电极结构及其电化学性能

为了充分利用非晶态合金的化学活性和纳米晶较高的比表面积,在碱性溶液中制得Ni81.32Mo18.68和Ni76.84Mo23.16两种合金镀层,X射线衍射表明,两种镀层均由非晶＋纳米晶混合相组成,其非晶态含量（质量分数）分别为37.66%和73.24%。在33℃、7mol/L的NaOH溶液中的电化学性能实验表明,两种合金镀层具有比纳米晶Ni镀层低的析氢过电位。沉积镀层合金随着Mo含量的提高,镀层的析氢性能也相应提高。电解实验表明这两种合金的活性成分与非晶态含量有关,非晶态含量较多的Ni76.84Mo23.16合金的析氢过电位相对较低,交换电流密度高,且电解稳定性相对较好。     

CuS-Fe2O3纳米复合薄膜的制备、表征和摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法制备了纳米CuS-Fe2O3复合薄膜,研究了其微结构和摩擦学性能,并探讨了复合薄膜的磨损机制。用XRD,XPS,及AFM研究了薄膜的晶体结构、化学价态与表面形貌,用UMT-2研究了薄膜的摩擦学性能。研究结果表明,所制备的薄膜是均匀致密的,表面粗糙度为0.30 nm,CuS为粒径20 nm的正六面体结构,并且均匀分散在Fe2O3基体中;薄膜与GCr15不锈钢球对磨过程中表现出了很好的耐磨抗摩性能。CuS的摩尔分数为8%时的CuS-Fe2O3复合膜在滑动速度为150 mm/m in,载荷为1.5 N的条件下,摩擦因数为0.08,磨损寿命为4 200次,通过SEM观察薄膜的膜痕发现薄膜的磨损机制主要是轻微的擦伤、粘着转移和磨粒磨损。     

磁控溅射TiN薄膜低温沉积技术及其摩擦学性能研究

利用磁控溅射装置在高速钢基体上制备了TiN薄膜,研究了基体温度升高的原因及其磁控溅射的低温原理,讨论了低温与离子刻蚀、负偏压、磁场强度3个主要溅射工艺参数的关系,并对TiN薄膜的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,离子刻蚀、负偏压、磁场强度对低温磁控溅射TiN成膜过程具有较大的影响,所制备的TiN薄膜的耐磨性、配副适应性也较好。     

铋纳晶的超声波制备与摩擦学性能研究

用超声分散法制备了球形与树枝状铋纳米晶体;用电子显微镜考察了样品的形貌及树枝状纳晶的生长方向,用XRD研究了其晶型与结构,并提出了可能的反应机制;最后用四球试验机考察了其用作润滑油添加剂的摩擦学性能。结果表明:这种纳米粉末用作润滑油添加剂具用良好的抗磨性能。     

复合纳米润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能

采用超声机械法制备了经过化学修饰的纳米Al2O3、SiO2、MgO复合粉体,使其稳定地分散在基础油中,考察了油的摩擦学性能,用扫描电镜(SEM)、X射线能量色谱仪(EDS)分析了摩擦副表面的形貌和组成,同时初步分析了添加剂的润滑机理.结果表明:所制备的复合纳米粉体为平均粒径58 nm的球形微粒,在润滑油中具有较好的抗磨减摩能力,表现出良好的自修复效果.     

喷射电沉积纳米晶镍机理及工艺研究

采用极化曲线、循环伏安法研究了喷射电沉积制备纳米晶镍的阴极极化行为及其机理。并根据电化学测试结果,选取一定范围内的电流密度,利用扫描喷射电沉积在45钢基体表面制备了纳米镍涂层。用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究了电流密度对镍涂层表面形貌、微观组织结构、晶粒尺寸及表面显微硬度的影响,并进行了耐磨性试验。结果表明,喷射电沉积可以显著提高镍沉积的极限电流密度,并在高的过电位下促进晶体的形核,有利于获得纳米晶镍镀层;随着电流密度的增大,纳米晶镍的平均晶粒尺寸先变小再变大,当电流密度为130A/dm2时涂层最致密,平均晶粒尺寸最小,表面显微硬度也最高;经过喷射电沉积后,试样耐磨性能有了较大的提高。     

W-C-S-Mo复合薄膜的制备及力学和摩擦学性能

利用磁控溅射与磁过滤阴极真空电弧（MS/FCVA）复合沉积法,在不同偏压下在单晶Si基体上制备W-C-S-Mo四元复合薄膜;分析沉积偏压对薄膜纳米硬度、弹性模量和膜基结合力等力学性能的影响;在潮湿大气、真空环境下研究偏压对薄膜摩擦学性能的影响。结果表明,薄膜硬度、弹性模量和附着力随着沉积负偏压的增大呈现先增大后减小的趋势,在偏压-100 V时薄膜力学性能最好;负偏压-100 V下制备的W-C-S-Mo四元复合薄膜样品在潮湿大气和真空环境下均具有较好的摩擦学性能,拉曼测试发现,W-C-S-Mo复合薄膜在潮湿大气环境中的润滑作用主要由DLC提供,而在真空环境中薄膜中的软质相MoS2晶粒起润滑作用。     

脉冲射流电铸纳米晶铜的组织与性能

采用射流电铸快速成型方法,在脉冲电流条件下制备了铜铸层,研究了脉冲电流频率和峰值电流密度对铜铸层表面形貌、微观组织结构、晶粒大小以及力学性能的影响。结果表明：在高电流密度下制备出的块体纳米晶铜,晶粒尺寸为32-65nm;提高脉冲电流频率和峰值电流密度有利于获得颗粒细小、表面平整的纳米晶铜铸层;制备的纳米晶铜最大抗拉强度高达590MPa,是普通粗晶铜的4．5倍,纳米晶铜的最大伸长率为10％．     

沉积气压对W-S-C复合薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用磁控溅射方法制备W-S-C复合薄膜,研究沉积气压对薄膜结构和摩擦学性能的影响。结果表明,复合膜以非晶或纳米晶结构生长,沉积气压低时薄膜中C含量高,薄膜结构致密;沉积气压高时薄膜中WSx含量高,薄膜致密性下降。复合膜硬度在HV420～500之间,并且随着沉积气压的增加,硬度逐渐下降。在潮湿大气中的摩擦磨损实验表明,实验载荷越大摩擦因数越小;随着沉积气压的增加,复合膜的摩擦因数先降低后增加;当沉积气压在0.45～0.55 Pa时,复合膜的摩擦因数最低约为0.1,耐磨性能最好。     

电火花沉积工艺参数对钴基合金强化层摩擦学性能的影响

为了制备优质的电火花合金强化层,提高强化层摩擦学性能,运用电火花沉积工艺,制备了钴基合金强化层,研究了沉积工艺参数对钴基合金强化层摩擦学性能的影响规律.研究结果表明:电参数、比强化时间和氩气流量对钴基合金强化层摩擦学性能产生重要影响;采用较小的输出电压和较高的充放电电容量,适中的比强化时间和氩气流量,可降低钴基合金强化层的摩擦系数,并显著提高强化层的耐磨损性能.     

硬脂酸修饰Sn纳米微粒的制备及摩擦学性能

为研究固体润滑剂软金属Sn作为润滑添加剂的摩擦学性能,采用原位表面修饰液相化学还原的方法制备了硬脂酸修饰Sn纳米微粒。通过XRD,TEM,FT-IR等分析手段对其形貌和结构进行了表征,在四球摩擦磨损试验机上考察了硬脂酸修饰Sn纳米微粒作为液体石蜡添加剂在不同添加量和不同施加载荷下的摩擦学性能。结果表明,所制备的纳米微粒具有四方晶型Sn的晶体结构,粒径细小,平均粒径5~10 nm,有机修饰层的存在能防止Sn纳米微粒被氧化。硬脂酸修饰Sn纳米微粒在中低负荷下作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨性能,并且能够提高基础油液体石蜡的承载力。