组合超声条件下电沉积Ni_Nd_2O_3纳米复合镀层的耐腐蚀性能_李献会
表面活性剂对电沉积Ni-AlN纳米复合镀层的影响
表面活性剂对电沉积Ni-AlN纳米复合镀层的影响李秀伟;李健奇;张静【摘要】采用脉冲电沉积技术制备Ni-AlN纳米复合镀层,分析表面活性剂聚乙烯醇和十六烷基三甲溴化铵对纳米复合镀层的微粒含量及其耐磨性的影响.并利用扫描电镜对复合镀层的表面形貌进行观察.结果表明,表面活性剂的不同种类和浓度对制备的Ni-AlN纳米复合镀层的影响较大;相对于单独使用一种表面活性剂获取的镀层,利用阳离子和非离子表面活性剂的组合配置获取的复合镀层性能更优异.【期刊名称】《炼油与化工》【年(卷),期】2018(029)004【总页数】3页(P11-13)【关键词】表面活性剂;电沉积;Ni-AlN;纳米复合镀层【作者】李秀伟;李健奇;张静【作者单位】中国石油大庆石化公司,黑龙江大庆163714;中国石油大庆石化公司机械厂,黑龙江大庆163714;中国石油大庆石化公司机械厂,黑龙江大庆163714【正文语种】中文【中图分类】TG174随着工业的发展,对金属材料的性能要求日益增高,复合镀层技术能有效地提高金属的硬度、耐磨性、耐蚀性等性能。
因此,金属材料复合镀层的研究成为国内外学者们关注的热点[1]。
复合镀层技术是通过搅拌的方式使在镀液中的不溶性纳米颗粒(如Si3N4、TiN、AlN等)均匀散开,然后利用电沉积、化学沉积或喷射沉积的方式,实现纳米颗粒与基质金属的共同沉积,从而制备出性能优异的纳米复合镀层。
脉冲电沉积制备Ni-AlN纳米复合镀层的主要影响因素有:纳米AlN的浓度、平均电流密度、表面活性剂、搅拌方式及镀液温度等。
在电沉积过程中,各种离子表面活性剂不仅对纳米颗粒起着润湿、乳化、分散等作用,而且携带不同的电荷大大地影响了金属基质和纳米颗粒的共沉积[2]。
因此,研究表面活性剂对脉冲电沉积Ni-AlN复合镀层的影响具有十分重要的意义。
采用瓦特镀液作为基础镀液,研究不同种类的表面活性剂及其不同组合对制备的Ni-AlN纳米复合镀层的粒子含量和耐磨性的影响。
工艺参数对电沉积钴镍合金镀层成分及耐磨性能的影响
工艺参数对电沉积钴镍合金镀层成分及耐磨性能的影响颜丙辉;魏广宁;李晨霞;李雪松【摘要】利用电沉积技术在碳钢表面制备纳米晶钴镍合金镀层,并辅助超声波分散加机械搅拌,获得具有良好减摩性能的纳米晶、低微摩擦系数的钴镍合金镀层材料.研究了电流密度、温度、pH值等工艺参数对合金镀层成分及耐磨性的影响.利用扫描电镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪分析了镀层表面的显微组织、相结构及成分含量,通过UNMT1微纳米材料力学综合测试系统考察镀层的微磨损性能.结果表明,获得的合金镀层组织细密、结构均匀,工艺参数对合金层的微摩擦系数影响较大,在最佳工艺参数电流密度1.5 A/dm2、温度50℃、pH值为4.0时合金镀层的平均摩擦系数最小为0.18,合金具有较好的耐微摩擦磨损性能.%The nanocrystalline cobalt nickel alloy plating was prepared on carbon steel surface by using electrodeposition technique.The nanocrystalline and low friction coefficient of cobalt nickel alloy plating materials with good anti-friction properties are obtained by means of ultrasonic dispersion and mechanical stirring.The influences of current density,temperature,pH value and other process parameters on the composition and wear resistance of alloy plating are studied.The microstructure,phase structure and component content of the plating surface are analyzed by using scanning electron microscopy (SEM),field emission scanning electron microscope,and X-ray diffractometer,and UNMT1 micro/nano composite material mechanics testing system is used to investigate micro wear performance of plating.The results show that the alloy plating has fine organization and uniform structure,the process parameters have greater influences on microfriction coefficient of the alloy layer,and the minimum average friction coefficient of alloy plating is 0.18 for the current density of 1.5A/dm2,temperature of 50 ℃,and pH =4.0,and the alloy has good micro friction and wear performance.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2018(039)004【总页数】10页(P753-762)【关键词】钴镍合金;电沉积;纳米晶;微摩擦磨损【作者】颜丙辉;魏广宁;李晨霞;李雪松【作者单位】长春工业大学材料科学与工程学院,吉林长春130012;长春工业大学材料科学与工程学院,吉林长春130012;长春工业大学材料科学与工程学院,吉林长春130012;长春工业大学材料科学与工程学院,吉林长春130012【正文语种】中文【中图分类】TG178.20 引言利用电沉积技术制备的纳米晶合金材料以其高强度、高耐热、耐腐蚀等独特的力学性能,在社会各界引起了广泛关注,同时世界各国在工业技术上对合金材料的应用也十分广泛,因此国内外对于通过电沉积技术制备的钴镍复合涂层进行了深入的探讨与研究。
不同磁场方向作用下电沉积工艺参数对镀镍层性能影响
关键词: 磁场 ; 电沉 积 ; 显微硬度; 晶粒 尺寸 ; 表 面 形貌
中图分类号 : T HI 6
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 1 — 3 9 9 7 ( 2 0 1 3 ) 0 7 — 0 1 4 4 — 0 3
Th e E f e c t o f El e c t r O d e p O s …0 n Pr o c e s s P a r a me t e r s o n t h e Pr o p e r t y o f
i m p a c s t o n t h e e ec l t r o ep d o s i t o i n . P a r l a l e l m a g n e t i c i f e l d s, i 加 c o n d u c i v e t o t h e ro g w t h f o c o t a i n g ra g i n c o m p re a d w i t h t e h v e t r ca i l m a g n e t i c i f e l d , a n d in f a l l y i t p o s s i b e l m e c h a n s i mo ft h s i r e s u l t .
机 械 设 计 与 制 造
1 4 4
Ma c h i n e r y De s i g n
&
Ma n u f a c t u r e
第 7期 2 0 1 3年 7月
不 同磁 场方向作 用下 电沉积 工艺参数对镀镍层性能影响
苗 斌, 贾卫 平 , 吴 蒙华
1 1 6 6 2 2 ) ( 大连大学 机械工程学院 , 辽 宁 大连
电沉积Ni-Fe合金工艺及镀层耐蚀性的研究
性 ; 张郁 彬 等 研 究 表 明 , 3 5 氯 化 钠 溶 液 在 .% 中 , 着 镍一 合 金 中 铁 含 量 的 升 高 , 粒 细 化 , 随 铁 晶 ( e 为 3 % 的镍 . 合 金 耐 蚀 性 最 佳 , 以在 防 F) 6 铁 可
hg e tc ro in r ssa c . ih s o r so e itn e
Ke wor y ds:NiFe a ly c ai g;ee to e o i o — lo o tn l cr d p st n;c ro in r ssa c i o so e it n e
引 言
N .e合金 具 有 不 同 于单 质 铁 、 金 属 粉 末 的 i F 镍 特殊 性能 和 软 磁 性 , 吸 波 材 料 、 性 材 料 及 硬 质 在 磁 合金 等领 域 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 , 合 金 镀 层 其 不但 具有 优 良的焊 接 性 , 可 作 为 纯 镍 镀 层 的替 代 还
中 图分类 号 : Q 5 . T 132
文献标 识 码 : A
Elc r d p st0 c n l g n r o i n Re it n e o e t 0 e 0 ii n Te h o o y a d Co r so ssa c f
NiFe Al y Co tn — l a ig o C E G H a U o gxa WA u ,WA G C e A G Y nh i H N u ,G O H n —i , NG Q n N h ,T N u —u
采 用 L 2 0 A电化学 工作 站 ( 津兰力 科 化 学 K 05 天 电子 高技术公 司 ) 测定 所 制 备 的 N—e 金 镀 层 在 i 合 F
电沉积纳米晶Ni-Co合金镀层腐蚀磨损性能的研究
一
4m, c 沉积时间 3 。电沉积 后将镀 层从基 体上 机械剥离 , h 获 得 5 m 4 r n 0 1 m 的薄片试样 。 0 m X 0 i × .m a 用 H 10 X一 0 0型 维 氏显微硬 度计 测定镀 层 硬度值 。采 用 T M观察镀层 组织结构 。用 E S E D 分析镀层成分 。 采用 C I 0 H6 C型电化学 工作站分别测定不同含 c 量的 6 o 纳米晶 N — o i c 合金镀层在两种腐蚀溶液中的极化曲线。
~
2
2 g 1 , o h ・ H O( 0/) C C 6 2 2—8 g1 , C C 3C ( H) O /) 2 O 0 3 o O 2・
1 . 贴有试样 的摩擦块 ;. 2摩擦环 ;. 3腐蚀介质
6 2 ( — 0/)N 2OH( t0/) 以硼 酸 (0/) H0 0 8g1 ,H S 3 O~ 2g1, 3g1作 为p H缓冲剂 , 十二烷 基硫 酸 钠 ( . 1作 为润 湿 剂 , 精 01 ) 糖 (.g1作为应力减 缓剂 和晶粒 细化剂 。实验 中所用 药 品 25/) 均为分析纯 , 镀液用 去离子水 配制 。镀 液 的 p H值控 制在 3 35沉 积温度 6℃ , ., 0 采用 磁力 搅拌 器搅 拌 。脉 冲 电源为 S D一 0型 数 控 双 脉 冲 电镀 电源 , M 3 电流 密 度 为 ( 5~1 ) O
第2 4卷第 5期
电沉积纳米晶 N — o i C 合金镀层腐蚀磨损性能的研究
谢 宇 玲
( 福建船政交通职业学院 , 福州 3 00 ) 5 0 7
摘 要: 通过脉 冲电沉积方法制备 纳米晶 N —c 合金镀层。利 用 T M、 D i o E E S等观 察分析镀层的组织结构和化
超声波对电沉积Ni-Al2O3复合镀层的影响
关键 词 : 电沉积; 超声波;i l 复合镀层 N— , A 标识码 : A
文章编 号 :64 83(000— 9- 1 - 7.21) 0 0 3 73 30 0
复合 电沉积 中第 二相 固体颗 粒分散 效果 的好坏 面形 貌 . 直接 影响复 合镀 层 的性 能 , 纳米 颗粒 易 团聚 , 以 且 所 粒子分 散是复 合 镀工 艺 中 的一 个技 术 难 题 . 超声 波
抛光 , 除油 、 除锈 , 酸活化 后干燥 待用 . 稀
液组 成为 : iO ・ H 0 2 0g L NC2 6 2 5g L NS 46 2 5 / , iI・H 0 4 / , B 3 L 添加 剂 适 量 . 0 ,
1 3 性 能测试 .
图 2为超声 波功 率 对复 合 镀 层硬 度 的影 响 . 从
第3 期
超 声 波 对 电沉 积 N - l 复 合 镀 层 的 影 响 i 2 A o3
刘 伟 张继 德2段 小 月 , ,
(. 1 吉林 师范 大学 环境 工程 学院 , 吉林 四平 160 ; . 30 0 2 白城 师 范学院 物理 系, 吉林 白城 17 0 ) 30 0
摘 要 : 采用超声- 电沉积方式制备 N。 l 3 i 2 复合镀层 . A0 并利用硬度仪 、 扫描 电子显微镜 ( E 等研究超 声波对 S M)
1 2 实验方 法 .
所 用 试 剂 均 为 分 析 纯 , Q4O型 超 声 波 清 洗 K. O
大时 , 散作 用 占主导地位 , 粒子更 好 的弥散在镀 分 使
层 中 , 层硬 度提 高 ; 镀 当超声 波 频 率较 大 时 , 得 子 使 将镀锌 板 (5r n 0 nn×0 3nn 经 过 打 磨 互 相碰撞 的机 率增加 , 2 l ×4 i f l l . L ) r 也会 产 生轻微 的 团聚 , 导致镀 层 硬度 降低 . 采用超 声一 电沉 积法 制备 N—10 复合 镀层 , 2 12 超 声波功 率的影 响 i 23 A 渡 . .
电沉积NiCoB纳米晶合金代硬铬镀层
School of Chemical Engineering and Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin, China 2 Hangzhou Oriental Metal Finishing Technology Co, Ltd, Hangzhou , China Email: mzan@
关于代硬铬镀层,目前研究较多的、最具应用潜力的为镍基合金镀层[3],其中,Ni-Co 合金以其良好的外 观、耐蚀性、耐磨性及优异的磁性能等,在装饰性、防护性镀层以及磁性材料等方面都有广泛的应用。LI 等人
[4]
通过脉冲电镀得到了结构平整、硬度较高的 Ni-Co 合金镀层,并研究了镀液中糖精含量及钴盐含量对镀层硬
2.3 测试方法
(1) 采用目测法对镀层外观进行评价。评价标准见表 1。
Table 1. Evaluation criterion of the coatings’ appearances 表 1. 镀层外观评价标准
Score <50 50~59 60~69 70~79 80~89 90~100 macrocosm appearance grey peeling grey pinholed grey nonuniform grey uniform half-bright uniform bright uniform
Abstract: To solve the problem of serious environmental pollution from electroplating chromium process, electroplating Ni-Co-B alloy coatings were prepared, which are environment-friendly and with good appearance. The effects of electrolyte solution composition and process conditions on the coatings’ microhardness, appearance, deposition rate and current efficiency were discussed by single factor experiments. Relatively better compositions of electrolyte and process conditions were gained. Effects of different heat treatment temperature on microhardness of the coatings which are prepared at the optimized condition were measured. The polarization of electrolyte is analyzed. The surface morphology and microstructure of the coatings before heated and after heated at 200℃ for 1h were characterized. The results show that Ni-Co-B alloy coatings prepared at the optimized condition are nanocrystalline structure, even in macrography and seamless in micrography. After heat treatment at 200℃ for 1h, the grain sizes of coatings slightly increased because of recrystallization, the surfaces become more uniform and compact, and the microhardness can be up to 1087HV50, which is higher than that of hard chromium coating. This electroplating process is expected to replace the hard chromium plating technology and be widely applied. Keywords: electroplating; substitute chromium coating; Ni-Co-B alloy; nanocrystalline; microhardness
电刷镀Ag-Bi_合金镀层的结构与耐蚀性能研究
表面技术第53卷第4期电刷镀Ag-Bi合金镀层的结构与耐蚀性能研究杜宝帅*,闫芝成,张忠文,张都清,索帅,李新梅(国网山东省电力公司电力科学研究院,济南 250002)摘要:目的采用电刷镀技术制备Ag-Bi合金镀层,揭示镀层的微观结构特征与耐腐蚀性能。
方法基于酸性硫代硫酸钠无氰镀液体系,利用电刷镀技术在铜基体上制备了纯银以及Ag-Bi合金镀层。
利用XRD和SEM 分析了镀层的物相组成和微观形貌,采用显微硬度计测试了镀层的硬度,通过极化曲线和电化学阻抗谱对镀层的耐腐蚀能力进行了表征。
结果电刷镀制备的合金镀层均由面心立方结构Ag(Bi)过饱和固溶体组成,在Ag-15.64Bi合金镀层中还形成了六方结构α-Bi相。
所制备的镀层具有纳米级晶粒尺寸,范围为13.5~21 nm。
与纯Ag镀层相比,电刷镀Ag-Bi合金镀层的致密性和平整度明显提高。
合金镀层的硬度随着Bi含量的增加而增加,最高为220.7HV。
镀层的自腐蚀电位和电荷转移电阻随着Bi含量的增加先增加后减小,腐蚀电流密度呈现相反趋势,Ag-4.52Bi镀层具有最佳的耐腐蚀能力,其自腐蚀电位为−0.189 V,腐蚀电流密度为1.76×10−2 mA·cm−2,电荷转移电阻为1 635 Ω·cm2。
结论通过在酸性硫代硫酸钠镀液中加入硝酸铋,可以电刷镀制备Ag-Bi合金镀层。
Bi元素含量对镀层的显微硬度和耐腐蚀能力均具有显著影响。
随着镀层中Bi元素的增加,固溶强化、细晶强化效应使镀层的硬度明显增加。
合金镀层中孔隙和缝隙等结构缺陷的减少阻碍了腐蚀介质的渗入,Bi元素对镀层钝化膜的形成具有促进作用,最终使镀层的耐腐蚀性能得到提升。
关键词:电刷镀;Ag-Bi镀层;耐蚀性;显微硬度中图分类号:TG174.44 文献标志码:A 文章编号:1001-3660(2024)04-0110-07DOI:10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.04.010Investigation on Structure and Corrosion Resistance ofAg-Bi Alloy Coating Fabricated by Brush PlatingDU Baoshuai*, YAN Zhicheng, ZHANG Zhongwen, ZHANG Duqing, SUO Shuai, LI Xinmei(State Grid Shandong Electric Power Research Institute, Jinan 250002, China)ABSTRACT: Silver coating has been used extensively in the field of power electronics and aerospace industry. However, due to its inherent FCC crystal structure and sensitivity to corrosive factors such as Cl− and SiO2, it suffers from low wear and corrosion resistance. Non-cyanide silver alloy plating shows promise in improving the comprehensive properties of silver coating. The work aims to fabricate Ag-Bi alloy coating by brush plating technology and reveal its characteristic microstructure and corrosion resistance property. Based on acidic non-cyanide sodium thiosulfate plating bath, pure Ag and Ag-Bi alloy coatings were synthesized on copper by brush plating. Bi(NO)3 was used as the source of Bi element in the coating and varied in收稿日期:2023-01-03;修订日期:2023-03-21Received:2023-01-03;Revised:2023-03-21基金项目:国网山东省电力公司科技项目(520626210020)Fund:Scientific Research Project from State Grid Shandong Electric Power Company (520626210020)引文格式:杜宝帅, 闫芝成, 张忠文, 等. 电刷镀Ag-Bi合金镀层的结构与耐蚀性能研究[J]. 表面技术, 2024, 53(4): 110-106.DU Baoshuai, YAN Zhicheng, ZHANG Zhongwen, et al. Investigation on Structure and Corrosion Resistance of Ag-Bi Alloy Coating Fabricated by Brush Plating[J]. Surface Technology, 2024, 53(4): 110-116.*通信作者(Corresponding author)第53卷第4期杜宝帅,等:电刷镀Ag-Bi合金镀层的结构与耐蚀性能研究·111·the plating bath to control the content of Bi in the alloy coating. T2 copper was used as the substrate, and it was ground with sand paper and subject to electro-cleaning and activation before the brush plating process. XRD and SEM were used to analyze the phase constituent and micro-morphology. Microhardness tester was employed to measure the hardness of the coatings.Corrosion resistance of the coatings was characterized by polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy.Results showed that FCC supersaturated Ag(Bi) phase was presented for all the coatings, and hexagonal α-Bi phase was found in the Ag-15.64Bi alloy coating, which indicated the phase separation for this coating. The phenomenon of Ag(Bi) diffraction peak shifting to the left was found due to the solid solution effect of Bi element. The brush plated coatings possessed nano-sized grain structure which was in the range of 13.5-21 nm. Surface of the pure Ag coating showed the cauliflower-like morphology, while Ag-Bi coatings presented much refined granular structure. Compared with the pure Ag coating, brush plated Ag-Bi alloy coatings showed improved compactness and surface roughness. With the increase of Bi content in the alloy coating, the microhardness increased accordingly, reaching a maximum value of 220.7HV for the Ag-15.64Bi alloy coating. Electrochemical test showed that in general, the incorporation of Bi element in the Ag coating improved the corrosion resistance of the alloyed coating. Corrosion potential and charge transfer resistance increased firstly and then decreased with the increase of Bi content in the coating, while corrosion current density showed the opposite trend. Ag-4.52Bi showed the best corrosion resistance property, with corrosion potential of −0.189 V, corrosion current density of 1.76×10−2 mA·cm–2, and charge transfer resistance of 1 635 Ω·cm2. Electrochemical impedance spectroscopy of the tested coatings showed the feature of single time constant, corresponding to the interface of Ag coating and electrolyte solution. Conclusion can be made that by adding sodium thiosulfate in the acidic plating bath, Ag-Bi alloy coating can be fabricated by brush plating. Content of Bi has significant effect on the microhardness and corrosion resistance of the coating. With the increase of Bi content in the coating, the hardness of the coating is improved due to the solution strengthening and grain refinement strengthening. Corrosion medium is blocked because of the reduction of structure defects such as pores and crevices, and Bi element can promote the formation of passive film on the coating, resulting in the enhancement of corrosion resistance of the Ag-Bi alloyed coating.KEY WORDS: brush plating; Ag-Bi coating; corrosion resistance; microhardness银镀层具有导电性高、化学性质稳定、高温环境下具有自润滑效应等优异的性能,在电力电子、航空航天等领域具有广泛的应用[1-4]。
超重力场电沉积NiW合金及其耐碱腐蚀性能
超重力场电沉积NiW合金及其耐碱腐蚀性能王明涌;王志;郭占成【摘要】在超重力条件下电沉积NiW合金镀层,考察了超重力对NiW合金电沉积过程(各元素分电流、W含量和槽电压等)的影响规律;并利用扫描电子显微镜(SEM)、Tafel技术和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了电沉积NiW合金镀层的表面形貌和在NaOH溶液中的抗腐蚀性能,同时通过浸泡实验考察了镀层的稳定性.结果发现,与常重力条件电沉积的NiW合金相比,超重力场电沉积的NiW合金中W含量增加,镀层表面无微裂纹产生;在10%(w)NaOH溶液中镀层自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度减小,腐蚀电阻也由常重力(重力系数G=1)时的865 Ω·cm2增大至超重力(G=256)时的2305 Ω·cm2;在10%NaOH溶液中浸泡144 h后,超重力场电沉积的NiW合金表面无破碎和起皮现象发生.超重力技术在NiW合金电沉积过程中的应用,使镀层的耐碱腐蚀性能得到改善.【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2010(026)012【总页数】6页(P3163-3168)【关键词】NiW合金;超重力场;腐蚀;裂纹;电沉积【作者】王明涌;王志;郭占成【作者单位】中国科学院过程工程研究所,湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室,北京,100190;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院过程工程研究所,湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室,北京,100190;中国科学院过程工程研究所,湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室,北京,100190;北京科技大学,循环与生态冶金教育部重点实验室,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】O646NiW合金具有优异的机械性能、防护性能和装饰性能,可以作为代铬镀层应用于国防、航空航天、民生等工业,如轴承、活塞、石油工业特殊容器和精密零件表面处理等.据报道,NiW合金在盐酸体系中的腐蚀速率仅为304不锈钢的1/40[1].并且,随着合金中W含量的增加,合金的晶体结构将由晶态向非晶态转变,其耐腐蚀和机械性能也将进一步改善[2].研究表明,常规条件下电沉积的NiW合金中W的原子百分含量达到20%以上时,合金为非晶态[3-4].然而,与电沉积铬镀层类似,NiW合金电沉积过程伴随有严重的析氢副反应,大量氢在合金中的夹杂和渗透,将导致沉积产物内应力增大,NiW合金镀层表面极易产生大量的微裂纹[4-5].这些微裂纹在侵蚀性介质中将成为镀层发生严重腐蚀的发起点,进而导致镀层的破碎和脱落,恶化镀层的物理化学性能[4-5].另外,NiW合金由于具有优异的析氢催化活性,作为阴极材料在水电解制氢和氯碱电解领域有可能得到广泛的应用[6-7].然而,NiW合金镀层作为阴极活性材料时,其应用环境通常是具有强腐蚀性的碱性体系.因此,电沉积无裂纹、耐腐蚀性能优异的NiW合金镀层显得尤为重要.超重力技术具有促进微观混合、增强相间分离速率和强化电化学反应速率的特性[8-10],将超重力技术应用到电沉积过程中,可以达到改善产物性能的目的[11-15].前期研究已发现,在超重力条件下电沉积的Ni/Fe箔,晶粒细化,表面更平整,粗糙度降低,金属箔的机械性能和抗腐蚀性能均得到明显的改善[14-15].另一方面,在超重力条件下,气泡的临界形核半径较小,有利于氢气泡的形成,同时超重力能够极大地促进细小的初生氢气泡从电极表面快速地分离[16],在一定程度上可防止氢在合金中的夹杂和渗透,有可能降低镀层内应力,消除表面的微裂纹,进而改善镀层的抗腐蚀性能和稳定性.基于此,本文在NiW合金电沉积过程中引入超重力场,研究超重力对NiW合金镀层组成、形貌和耐碱腐蚀性能的影响.实验所需的超重力环境是利用旋转的离心机来实现的,通过调整离心机转速可以获得不同强度的超重力场,本文所用的超重力电化学实验装置与文献[14-15]相似.用重力系数G来表示重力强度的大小,常重力条件下,G=1.电解液为0.26 mol·L-1硫酸镍,0.24 mol·L-1钨酸钠和0.55 mol·L-1柠檬酸钠,用氨水调pH值至6.沉积电流密度为0.1A·cm-2,温度为25℃,沉积时间120 min.阴极为1 cm2紫铜板,阳极为1 cm2铂片.用扫描电子显微镜(JSM6700F,日本JEOL公司)观察电沉积NiW合金的表面形貌.采用组成为30 mL H3PO4+15 mL HNO3+55 mL H2O的腐蚀性溶液溶解电沉积的NiW合金镀层,并用原子吸收分光光度计(TAS-990,北京普析通用仪器有限责任公司)分析合金中金属Ni和W的含量,进一步计算获得不同重力条件下电沉积NiW合金时各元素(Ni、W和H)的分电流密度和镀层中W的质量百分含量.腐蚀性能测试在CHI604B型电化学工作站(上海辰华有限公司)上进行.工作电极和对电极分别为1.0 cm2NiW合金镀层和1.5 cm2铂片,参比电极均采用固态参比电极(GD-VI型,核工业北京化工冶金研究院),该参比电极相对于饱和甘汞电极(SCE)的电位为(-56±5)mV.在10%(w)NaOH溶液中测试了NiW合金的极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),以观察合金的耐腐蚀性能.极化曲线测试采用Tafel技术,测试电位范围为-1.1-0.7 V,扫描速率为1 mV· s-1.交流阻抗测试在开路电位下进行,频率范围为10 kHz-0.01 Hz,交流振幅5 mV,并用ZSimWin软件对测试结果进行数据拟合,获得等效电路.电沉积NiW合金镀层在10%NaOH溶液中浸泡144 h,并观察镀层表面状况,以评估镀层的抗腐蚀稳定性.实验所用试剂均为分析纯,实验用水为二次蒸馏水.本文所有的电化学测试数据均至少进行了三次平行实验,保证了实验结果的重现性和准确性.在常重力和超重力条件下分别电沉积NiW合金,电流密度为0.1 A·cm-2.图1为超重力对NiW合金电沉积分电流密度和合金中W含量的影响.从图1可以看到,超重力条件下,用于电沉积金属Ni的分电流密度明显降低,而沉积金属W的分电流密度随重力系数的增加略微增加.同时,用于氢气析出副反应的电流密度却显著增加.超重力对氢气析出反应的强化作用在以前的文献中也已被观察到[16].众所周知,在水溶液体系中,金属W或Mo不能单独析出,仅仅当体系中有铁族金属(Ni、Fe等)存在时,W或Mo才能与铁族金属元素实现共沉积,即所谓的诱导共沉积[1].Younes-Metzler等[17]研究发现NiW合金电沉积过程中,Ni2+的还原受活化过程控制,而WO2-4的电化学还原则主要受扩散过程控制. Podlaha等[18]也发现,NiMo合金中Mo的相对含量受电解液中离子传质过程的影响更为明显,对电解液进行搅拌,Mo相对含量增加,并且电流密度增大时,由于有更多的氢气析出,对电极/溶液界面电解液也起到一定的搅拌作用,同样会使合金中Mo的相对含量增加.超重力能够强化传质和促进微观混合,同时氢气的析出反应速率也被极大地加强[8,16],这两方面的因素共同导致在超重力场中进行NiW合金电沉积时,W分电流密度的增加,从而使镀层中W含量随重力系数的增大而增加,如图1所示. NiW合金中W 含量的增加在一定程度上也有可能使合金抗腐蚀性能得到改善.另外,超重力对NiW合金电沉积过程的强化作用也导致电沉积槽电压随重力系数增大而减小(如图2所示),超重力条件下金属电沉积槽电压的降低在Pb的电沉积研究中也曾被发现[19].电沉积槽电压的降低可以归结于两方面的原因:一是超重力促进了电极/溶液界面微观混合,增强了反应离子的传质速率,降低了由于浓差极化而造成的反应过电位;二是与常重力相比,超重力条件下电沉积NiW合金时,析氢副反应所产生的氢气泡更容易从电极表面和电解液中快速分离和溢出[16],因此显著降低了欧姆电压降.反应过电位和欧姆电压降的降低共同导致电沉积过程槽电压的减小.用扫描电子显微镜观察电沉积NiW合金的表面形貌,结果如图3所示.可发现常重力条件下(G= 1)电沉积的NiW合金镀层表面存在大量微裂纹,这些微裂纹将NiW合金分割成几百微米的碎片(图3 (A)),金属镀层表面相似的微裂纹在其他文献中也有报道[4,20-22].然而,在超重力条件下(G=256),所获得的NiW合金表面更加致密、紧凑,没有微裂纹产生(图3(B)).超重力技术由于具有较大的相间浮力因子Δ(ρg) (ρ为相密度,g为重力加速度)和高的相间滑移速率,析氢副反应所产生氢气泡的临界形核半径变小,但气泡所受到的浮力却明显增大[16].因此,在超重力条件下电沉积NiW镀层时,氢原子更易相互结合形成氢气泡,同时在大的浮力作用下,较小的初生氢气泡能够迅速从电极表面脱离,从而减小了氢在沉积镀层表面滞留、形核和生长的时间,防止了氢在电极表面的吸附和向NiW合金镀层内的夹杂与渗透,从而降低了沉积物的内应力,有效抑制了镀层表面微裂纹的产生.在前期超重力场电沉积镍箔研究中也发现[23],随重力系数的增加,尽管伴随的析氢副反应速率增加,但镍箔中H含量反而降低.另外,Eftekhari[24]在进行电沉积CoNiFe合金膜的研究中,也证实超重力场的使用可明显降低CoNiFe 薄膜的内应力.超重力场中电沉积的无微裂纹NiW合金镀层有可能具有优异的抗腐蚀性能和稳定性.在10%NaOH溶液中测试了电沉积NiW合金镀层的腐蚀行为,结果如图4所示,多峰的阳极极化曲线的形状与文献报道相似,阳极峰分别对应于不同结构NiW合金的氧化过程[25].从图4可以得出,常重力条件下电沉积的NiW合金的自腐蚀电位为-0.99 V,而在重力系数为256的超重力场中电沉积的NiW合金的自腐蚀电位正移至-0.90 V.另外, NiW合金的自腐蚀电流密度也由常重力条件下的13.2 μA·cm-2减小至超重力条件下的5.6 μA·cm-2,同时,稳态腐蚀电流密度也有一定程度的减小,这说明在超重力条件下电沉积NiW合金,所获得镀层的抗腐蚀性能得到了改善.用电化学阻抗谱(EIS)技术测试了NiW合金镀层的抗腐蚀性能,典型的Nyquist和Bode曲线如图5所示.可以发现,在整个测试频率范围内(10 kHz-0.01Hz),Nyquist图上仅有一个半圆产生,如图5(A)所示,即NiW合金在NaOH溶液中的腐蚀过程为一个时间常数(如图5(B)),这意味着NiW合金的腐蚀反应由电子转移步骤即NiW合金的活性溶解过程控制.为了更直观地评估常重力和超重力下电沉积NiW合金镀层的抗腐蚀性能,用ZsimpWin软件拟合EIS实验结果,其等效电路如图5(A)的插图所示,实验结果与拟合结果具有很好的相似性.表1列出了NiW合金镀层电化学阻抗测试参数值.从表1可以看到,常重力条件下电沉积的NiW合金镀层在10%NaOH溶液中的腐蚀电阻仅为865 Ω· cm2,而超重力技术在电沉积过程中的应用使NiW镀层的腐蚀电阻增大至2305 Ω·cm2.极化曲线和EIS实验结果均证明超重力条件下电沉积的NiW合金具有更为优异的抗碱腐蚀性能.金属镀层在腐蚀性介质中的稳定性是评价镀层抗腐蚀性能的重要指标之一.为了测试NiW合金的抗腐蚀稳定性,将常重力和超重力条件下电沉积的NiW镀层均置于10%NaOH溶液中进行了浸泡实验.浸泡前,常重力和超重力条件下电沉积的NiW 合金镀层表面均匀致密,呈银白色,有金属光泽,如图6(A).然而,浸泡144 h后,超重力场中电沉积的NiW合金仍均匀致密,表面没有发生显著的变化,而常重力条件下电沉积的NiW合金的完整性被极大地破坏,即镀层发生明显的破碎、起皮现象,如图6(B)所示.144 h浸泡实验结果表明超重力场中电沉积的NiW合金镀层表现出更优异的抗腐蚀稳定性,并且与基体具有更好的结合程度.超重力场电沉积NiW镀层优异的抗腐蚀能力应归结于无微裂纹的表面结构.由于常重力条件下电沉积的镀层表面存在大量微裂纹(图3(A)),在腐蚀性环境下,这些微裂纹将变成腐蚀反应优先发生的活性区和镀层破碎的发起点,导致局部腐蚀反应速率的迅速增加.同时,在长期浸泡过程中,腐蚀性介质也极易透过这些微裂纹渗透到镀层与基体的接触界面,降低镀层与基体间的结合力,从而导致镀层发生起皮和脱落现象.超重力条件下电沉积的NiW镀层表面没有微裂纹存在(图3(B)),因此整个镀层表面可以形成均匀、致密的钝化膜,能够有效防止腐蚀性介质的侵蚀,避免局部腐蚀现象的产生.另一方面,超重力可以强化电解液的对流传质,有可能改善电解液的深镀能力,因此,NiW镀层与基体的接触面能够更好地复制基体的表面微观结构,使镀层与基体之间的结合力得到加强,也可从一定程度上防止浸泡过程中镀层的起皮或脱落.与常重力条件相比,在超重力条件下电沉积的NiW合金镀层表面更为致密、紧凑,没有微裂纹产生,这主要是由于电沉积NiW合金过程中,超重力能够促进析氢副反应所产生的氢从电极表面快速分离,降低了镀层内应力,从而可以抑制微裂纹的产生.超重力场中电沉积的NiW合金在碱性介质中具有较正的自腐蚀电位和较低的自腐蚀电流密度,腐蚀电阻也由常重力(G=1)时的865 Ω·cm2增大至超重力(G=256)时的2305 Ω·cm2,并且表现出极为优异的稳定性.超重力场电沉积NiW合金镀层抗腐蚀性能的改善主要归结于其无微裂纹的表面结构能够形成均匀、致密的钝化膜,可有效防止腐蚀性介质的侵蚀,避免局部腐蚀现象的产生.另外,超重力强化对流传质的特点,有可能提高电解液的深镀能力,使镀层与基体之间的结合力得到加强,在一定程度上防止了镀层的起皮或脱落.【相关文献】1 Vayenas,C.G.;White,R.E.;Gamboa-Aldeco,M.E.Modern aspects of electrochemistry.Vol.42.New York:Springer Science+ Business Media,2008:229-2402 Gong,R.;Liu,L.Rare Metal Mater.Eng.,2008,37:130 [龚睿,柳林.稀有金属材料与工程,2008,37:130]3 Younes,O.;Zhu,L.;Rosenberg,Y.;Shacham-Diamand,Y.; Gileadi,ngmuir,2001,17:82704 Królikowski,A.;Płońska,E.;Ostrowski,A.;Donten,M.;Stojek, Z.J.Solid State Electrochem.,2009,13:2635 Alimadadi,H.;Ahmadi,M.;Aliofkhazraei,M.;Younesi,S.R. 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Electrochim.Acta,2005,51:88822 Zhu,L.;Younes,O.;Ashkenasy,N.;Shacham-Diamand,Y.; Gileadi,E.Appl.Surf.Sci.,2002,200:123 Guo,Z.C.;Gong,Y.P.;Lu,W.C.Sci.China Ser.E-Tech.Sci., 2007,50:3924 Eftekhari,A.J.Phys.D-Appl.Phys.,2003,36:118325 Obradović,M.;Stevanović,J.;Despić,A.;Stevanović,R.;Stoch,J.J.Serb.Chem.Soc.,2001,66:899。
组合超声场下电沉积Ni-Nd2O3纳米复合镀层的摩擦磨损性能
组合超声场下电沉积Ni-Nd2O3纳米复合镀层的摩擦磨损性能薛玉君;李献会;敖正红;李济顺【期刊名称】《河南科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(033)005【摘要】@@%在组合超声场下利用电沉积方法制备了Ni-Nd2O3纳米复合镀层,利用扫描电镜分析了复合镀层微观形貌和纳米颗粒含量,测试了复合镀层显微硬度,并考察了复合镀层的摩擦学性能和磨损机理.研究结果表明:组合超声对Ni-Nd2O3纳米复合镀层微观组织、颗粒含量、显微硬度和耐磨性均有影响;与无超声和单一超声相比,在组合超声空化效应和协同效应的影响下,复合镀层晶粒得到进一步细化,组织致密性得到提高,纳米颗粒含量和显微硬度得到提升;组合超声作用下制备的Ni-Nd2O3纳米复合镀层摩擦因数小、磨损率低,表现出优良摩擦学性能.【总页数】5页(P23-27)【作者】薛玉君;李献会;敖正红;李济顺【作者单位】河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室,河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;洛阳轴研科技股份有限公司,河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TQ153;TH117.1【相关文献】1.电沉积方式对Ni-CeO2纳米复合镀层摩擦磨损性能的影响 [J], 薛玉君;司东宏;刘红彬;李济顺;兰明明2.超声场下电沉积Ni-Y2O3纳米复合镀层的耐磨损性能 [J], 司东宏;薛玉君;申晨3.超声功率对多场耦合作用下脉冲电沉积Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响 [J], 贾卫平; 吴蒙华; 贾振元; 董桂馥; 李晓鹏; 周绍安4.电沉积Ni-La_2O_3纳米复合镀层的摩擦磨损性能 [J], 薛玉君;朱荻;靳广虎;赵飞5.组合超声条件下电沉积Ni-Nd_2O_3纳米复合镀层的耐腐蚀性能 [J], 李献会;薛玉君;敖正红;李济顺;司东宏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
电沉积Ni-La2O3纳米复合镀层的摩擦磨损性能
电沉积Ni-La2O3纳米复合镀层的摩擦磨损性能摩擦磨损性能的研究与分析摩擦磨损性能是评价材料耐磨性能的重要指标之一。
本文通过电沉积Ni-La2O3纳米复合镀层的制备,考察了其摩擦磨损性能的影响因素,并进行了相关的试验分析。
一、实验方法1. 制备Ni-La2O3纳米复合镀层根据一定的比例混合金属镀液和La2O3纳米粉末,通过电沉积方法在基材上制备Ni-La2O3纳米复合镀层。
2. 摩擦磨损试验采用摩擦磨损试验机,设置一定的试验条件,如载荷、滑动速度和试验时间等,对不同组合比例的Ni-La2O3纳米复合镀层进行摩擦磨损试验,记录摩擦系数和磨损量。
二、结果与分析1. 复合比例对摩擦磨损性能的影响调整Ni-La2O3的比例,观察其对摩擦磨损性能的影响。
结果显示,适当的La2O3含量可以有效提高镀层的摩擦磨损性能,减少摩擦系数和磨损量。
2. 微观结构对摩擦磨损性能的影响通过扫描电子显微镜(SEM)观察镀层的微观结构,分析其与摩擦磨损性能的关系。
结果显示,La2O3纳米颗粒的添加可以改善镀层的致密性和硬度,从而降低摩擦系数和磨损量。
三、结论本研究通过电沉积Ni-La2O3纳米复合镀层,并对其摩擦磨损性能进行了试验分析。
结果表明,适当的La2O3含量可以提高镀层的摩擦磨损性能,而且La2O3纳米颗粒的添加可以改善镀层的致密性和硬度。
这些发现对于材料的耐磨性能提升具有一定的指导意义。
四、展望本研究还可以进一步探究其他参数对Ni-La2O3纳米复合镀层摩擦磨损性能的影响,如电沉积过程中的工艺参数和La2O3的粒径等。
同时,可以加入其他纳米颗粒,考察其与La2O3的复合效果,进一步提高复合镀层的摩擦磨损性能。
五、参考文献[1] Yan Y, Zhang Y, Xie J, et al. Friction and wear properties of electrodeposited Ni-Co-La2O3 nanocomposite coatings[J]. Surface and Coatings Technology, 2016, 290: 14-20.[2] Tang Y, Zhang Z, Xiu L, et al. Investigation on tribological properties of electrodeposited Ni-La2O3 nanocomposite coatings[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2020, 831: 154779.[3] Li Y, Chen M, Shi Z, et al. Effect of La2O3 content on the microstructure and mechanical properties of electrodeposited Ni-La2O3 nanocomposite coatings[J]. Journal of Materials Science & Technology, 2021, 65: 37-48.[4] Zhao Z, Zheng X, Wang X, et al. Effects of La2O3nanoparticles on the properties of electrodeposited Ni-La2O3 composite coatings[J]. Journal of Applied Electrochemistry, 2019, 49(7): 703-712.六、致谢在此,对提供指导、协助和支持的相关人员表示衷心的感谢。
电沉积制备Ni-Co合金镀层的成核过程研究
电沉积制备Ni-Co合金镀层的成核过程研究周新宇;王一雍;金辉;梁智鹏;刘香琳【摘要】在氨基磺酸盐镀液中,采用电沉积技术制备了Ni-Co合金镀层.通过阴极线性扫描和计时电流测试,研究了Ni-Co合金镀层电结晶初期的共沉积行为和电化学反应过程,探究了Ni-Co合金镀层的成核模型;采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,表征了Ni-Co合金镀层的表面形貌和微观结构;通过退火后的显微硬度测试,研究了Ni-Co合金镀层的热稳定性.结果表明:Ni-Co合金镀层的沉积电位约为-0.73 V;Ni-Co合金镀层的形核/生长过程符合受扩散控制的瞬时成核模型;Ni-Co合金镀层表面均匀致密,晶粒细小,热稳定性较好.【期刊名称】《电镀与环保》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】3页(P13-15)【关键词】Ni-Co合金镀层;瞬时成核;热稳定性;表面形貌【作者】周新宇;王一雍;金辉;梁智鹏;刘香琳【作者单位】辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051【正文语种】中文【中图分类】TQ1530 前言Ni和Co在水溶液中的标准电极电势相近,因此,通过电沉积技术制备Ni-Co合金镀层是经济可行的方法[1]。
本实验在氨基磺酸盐体系中,通过电沉积方法制备了Ni-Co合金镀层,并对其电结晶过程进行了研究。
1 实验1.1 实验方法采用高纯度的镍板作为阳极,阴极为25 mm×25 mm×5 mm的纯铜板(施镀面积为9 cm2)。
工艺流程为:(1)依次用800#、1 000#、1 200# 的金相砂纸打磨纯铜板;(2)将纯铜板置于无水乙醇中超声波清洗;(3)用去离子水清洗并干燥;(4)用质量分数为5%的稀盐酸活化;(5)用去离子水洗净后立即进行电沉积。
复合电铸Ni_La_2O_3纳米复合材料的组织结构和性能_薛玉君
复合电铸Ni -La 2O 3纳米复合材料的组织结构和性能薛玉君 博士薛玉君 朱 荻 靳广虎 赵 飞南京航空航天大学机电工程学院,南京,210016 摘要:采用复合电铸工艺制备了不同La 2O 3纳米颗粒含量的Ni -La 2O 3纳米复合材料,用扫描电子显微镜和X 射线衍射仪观察分析了纳米复合材料的表面形貌及组织结构,与电沉积纯镍作对比研究了纳米复合材料的显微硬度和耐磨损性能。
结果表明,由于La 2O 3纳米颗粒的存在,导致Ni -La 2O 3纳米复合材料的组织结构发生了改变,它比纯镍沉积层具有更高的显微硬度及耐磨性,且La 2O 3纳米颗粒质量分数越大,纳米复合材料的显微硬度越高,耐磨性越好。
关键词:复合电铸;La 2O 3;纳米颗粒;纳米复合材料;显微硬度;耐磨性中图分类号:TG153.2;TH117.1 文章编号:1004-132Ⅹ(2004)17-1569-04Microstructure and Properties of Ni -La 2O 3NanocompositesPrepared by C omposite Electroforming Xue Yujun Zhu Di Jin Guanghu Zhao FeiNanjing University of Aeronautics &Astronautics ,Nanjing ,210016A bstract :Ni -La 2O 3nanocomposites with various La 2O 3nanoparticles content w ere prepared by using the composite electroforming process .The microstructure and surface morphology of the nanocomposites had been examined by scanning electron microscopy (SEM )and X -ray diffraction (XRD )analy sis .M i -crohardness and wear resistance of the Ni -La 2O 3nanocomposites were also evaluated in contrast w ith pure nickel deposit .The results show that the presence of La 2O 3nanoparticles has significant effect on the mi -crostructure of the Ni -La 2O 3nanocomposites .As a result ,the microhardness and wear resistance of the Ni -La 2O 3nanocomposites are higher than those of the pure nickel deposit .M eanw hile ,the nanocomposite exhibits higher microhardness and better w ear resistance when the La 2O 3nanoparticles content is increased .Key words :composite electroforming ;La 2O 3;nanoparticle ;nanocomposite ;microhardness ;wear resis -tance收稿日期:2004-01-13 修回日期:2004-03-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(50075040);国防预研基金资助项目(J1500E002);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(2002032192)0 引言采用复合电沉积方法,在溶液中加入一种或数种不溶性固体颗粒,使固体颗粒与金属离子共沉积形成复合镀层,已成为制备具有特殊性能的金属基复合材料的重要手段之一[1,2]。
双向脉冲电镀纳米级镍镀层耐腐蚀性能研究
2 实验
2. 1 材料及工艺条件 试验所用试剂均为分析纯,用蒸馏水配制,用
D-840W 电动搅拌器(天津华兴)搅拌。脉冲电源为邯郸
市大舜电镀设备有限公司的 SMD-30 数控双向脉冲电
镀电源。阳极为纯度 99.99%的可溶性镍板,阴极为表
面处理后的铁片,规格为 80 mm × 60 mm × 0.3 mm,
双向脉冲电镀纳米级镍镀层耐腐蚀性能研究
葛文*,肖修锋,王颜
(中国地质大学,湖北 武汉 430074)
摘 要:用直流电沉积法制备了普通光亮镍镀层,同时用双向
脉冲电镀制备了纳米级镍镀层。用 X 射线衍射(XRD)、扫描电
镜(SEM)等方法研究了镀层的晶粒尺寸、组织结构和表面形貌,
通过孔隙率测定、盐雾试验、静态浸泡腐蚀失重试验和电化学
(a) 纳米镍镀层
(b) 普通镍镀层
(a) Nano nickel coating
(b) Common bright nickel coating
图 3 纳米镍镀层和普通镍镀层在 w = 3.5%的 NaCl 溶液中 浸泡 4 d 后的表面形貌
Figure 3 Surface morphologies of nano nickel coating and
刘永辉电化学测试技术1987本文读者也读过8条yubilizhaomeilichangrongliyundong脉冲电沉积纳米晶镍沉积层的力学性能研究期刊论文材料保护2007409dongshenghuangyinhuitianzongjunliuzhidongzhujun脉冲喷射电沉积纳米晶镍工艺优化研究期刊论文电镀与精饰2008301wentangyinghongyangxiangzhuge双向脉冲电沉积纳米晶光亮镍镀层期刊论文电镀与涂饰2009284huidaipinqiang脉冲电沉积纳米晶体镍镀层热稳定性的研究期刊论文金属热处理2005306孙飞龙
超声波作用下电沉积纳米晶Co-W合金镀层
超声波作用下电沉积纳米晶Co-W合金镀层
吕臣凯;盛敏奇;钟庆东
【期刊名称】《腐蚀与防护》
【年(卷),期】2015(036)002
【摘要】在碳钢表面电沉积纳米晶Co-W合金镀层,电沉积过程中利用超声波作用提升镀层的表面硬度及耐蚀性.利用XRD、EDX和SEM对镀层的组成和微结构进行了分析.结果表明,纳米晶Co-W合金镀层为密排六方(hcp)结构,当引入40~100W功率的超声波作用时,镀层更加平整紧密、内应力降低,镀层晶粒也得以细化;随着超声波功率的升高,镀层中钨含量不断增加;当镀层中钨的原子质量分数为26.51%时,镀层仍旧维持纳米晶状态.超声波作用下制备的镀层晶粒尺寸小、钨含量高、表面缺陷少,进而使得镀层的表面硬度和耐腐蚀性得以提升.
【总页数】5页(P192-196)
【作者】吕臣凯;盛敏奇;钟庆东
【作者单位】苏州大学沙钢钢铁学院,苏州215021;苏州大学沙钢钢铁学院,苏州215021;上海大学上海市现代冶金与材料制备重点实验室,上海200072
【正文语种】中文
【中图分类】TB304
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5.脉冲电沉积纳米晶Ni-W-Cr-Nd合金镀层的性能 [J], 刘峥;周英智;袁帅;张学会因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
脉冲电沉积纳米镍镀层摩擦磨损性能的研究
脉冲电沉积纳米镍镀层摩擦磨损性能的研究
项忠楠;戴品强;王涛;江勇
【期刊名称】《金属热处理》
【年(卷),期】2008(33)5
【摘要】采用脉冲电沉积的方法制备纳米镍镀层,研究了纳米镍镀层的微观组织结构,考察了脉冲电流密度和外加载荷对纳米镍镀层摩擦磨损性能的影响。
结果表明,脉冲电沉积方法制备的纳米镍镀层的晶粒均匀致密;电流密度的增大使得纳米镍镀层晶粒尺寸减小,显微硬度和耐磨性提高;随着晶粒尺寸的减小,纳米镍镀层磨损机制从粘着磨损转变为磨料磨损。
【总页数】4页(P53-56)
【关键词】脉冲电沉积;纳米镍;摩擦磨损性能
【作者】项忠楠;戴品强;王涛;江勇
【作者单位】福州大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG161.1;TG174.441
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电泳-电沉积Ni-Al_2O_3纳米复合层的微观结构及性能
电泳-电沉积Ni-Al_2O_3纳米复合层的微观结构及性能田海燕;田会珍;潘琦;朱增伟【期刊名称】《材料保护》【年(卷),期】2015(48)8【摘要】为了改善纳米复合镀层的物理、力学性能,以电泳-电沉积工艺制备了具有较高纳米Al2O3含量的Ni-Al2O3纳米复合镀层。
用SEM、TEM、显微硬度计等对复合镀层的表面微观形貌、显微硬度以及耐磨性能进行了分析;探讨了电泳液中α-Al2O3微粒浓度、电沉积电流密度对复合镀层表面微观形貌、显微硬度及其与基体的结合力的影响。
结果表明:α-Al2O3纳米粒子弥散分布于镀层之中,并对基质金属晶粒产生细化作用;电泳液中α-Al2O3微粒浓度对复合镀层表面微观形貌影响较大,电沉积电流密度对微观形貌无明显影响;随着电泳液微粒浓度和电沉积电流密度的增大,复合镀层显微硬度均呈下降趋势,在电泳液微粒浓度8 g/L,电沉积电流密度0.5A/dm2时,复合镀层具有最大显微硬度442 HV,较纯镍镀层有明显提高。
镀层中微粒体积分数约为30%时,镀层的耐磨性能及与基体的结合性能最为优异。
【总页数】5页(P8-12)【关键词】Ni-α-Al2O3纳米复合镀层;电泳沉积;电沉积;微观结构;显微硬度;耐磨性;结合力【作者】田海燕;田会珍;潘琦;朱增伟【作者单位】南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室;中机国能电力工程有限公司北京分公司【正文语种】中文【中图分类】TG174.44;TQ153.2【相关文献】1.MB8镁合金阴极电沉积Ni-SiC纳米复合镀层微观结构及性能 [J], 李雪松;吴化;杨友;江中浩2.电泳-电沉积制备镍-钴-氧化铝纳米复合镀层及其性能 [J], 田海燕;田会珍;潘琦;朱增伟3.电泳-电沉积镍基纳米复合镀层Ni-Al2O3的耐蚀性能 [J], 田海燕;朱荻;曲宁松;朱增伟4.纳米金刚石对电沉积镍基复合镀层微观结构及抗磨性能的影响 [J], 王立平;高燕;薛群基;刘惠文;徐洮5.脉冲电沉积Ni-Al_2O_3纳米复合镀层晶体结构的变化 [J], 李雪松;吴化因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
交变磁场下脉冲电沉积镍-钴纳米合金镀层
交变磁场下脉冲电沉积镍-钴纳米合金镀层
黄志伟;王琳;李云东;卢汇洋
【期刊名称】《电镀与环保》
【年(卷),期】2015(035)005
【摘要】在脉冲电沉积镍-钴纳米合金镀层的过程中引入与电场方向垂直的外加交变磁场.采用扫描电镜和X射线衍射仪观察并分析镀层的表面形貌和微观结构,并用显微硬度计测试镀层的显微硬度.结果表明:外加交变磁场的引入可使镀层晶粒细化,镀层表面平整、致密,镀层的显微硬度呈先增大后减小的趋势.
【总页数】3页(P9-11)
【作者】黄志伟;王琳;李云东;卢汇洋
【作者单位】黄河水利职业技术学院,河南开封475004;河南农业大学机电工程学院,河南郑州450002;蚌埠学院机械与电子工程系,安徽蚌埠233030;河南农业大学机电工程学院,河南郑州450002;河南农业大学机电工程学院,河南郑州450002【正文语种】中文
【中图分类】TQ153
【相关文献】
1.脉冲电沉积镍-钨-铁-镧纳米晶合金镀层的电催化析氢性能 [J], 张学会;刘峥;张京迪;周英智
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超声辅助电沉积叠层镍膜及其耐腐蚀性能研究
第25卷第2期2013年3月腐蚀科学与防护技术CORROSION SCIENCE AND PROTECTION TECHNOLOGY V ol.25No.2Mar.2013超声辅助电沉积叠层镍膜及其耐腐蚀性能研究牛云松于志明中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016摘要:利用超声辅助电沉积法在Q235钢表面上制备了叠层镍膜,采用腐蚀失重实验和电化学方法评价叠层镍膜与普通电沉积镍膜的耐腐蚀性能,分别用XRD 和SEM 分析其相组成和微观形貌特征。
结果表明:在20%HNO 3溶液中,超声电沉积叠层镍膜的腐蚀速率低于普通电沉积镍膜;在3.5mass%NaCl 溶液中,叠层镍膜的自腐蚀电位明显高于普通电沉积镍膜,其自腐蚀电流也比后者低一个数量级。
XRD 分析揭示,叠层镍膜呈沿(111)择优生长织构。
SEM 照片可见:叠层镍膜表面更为细致、均匀;另外,超声辅助电沉积层与普通电沉积层二者晶粒取向完全不同,在一定程度上阻断贯通性针孔多等缺陷的形成,从而大幅度提高电沉积镍膜的耐腐蚀性能。
关键词:超声电沉积叠层膜镍耐腐蚀性能孔隙率中图法分类号:TQ153.1文献标识码:A 文章编号:1002-6495(2013)02-0110-05Corrosion Performance of Multilayered Ni Coating Preparedby Ultrasound-assisted ElectrodepositionNIU Yunsong,YU ZhimingState Key Laboratory for Corrosion and Protection,Institute of Metal Research,Chinese Academyof Sciences,Shenyang 110016,ChinaAbstract:Multilayered Ni coatings were prepared by ultrasound-assisted electrodeposition onQ235steel substrate.Corrosion weight loss and electrochemical method,as well as XRD and SEMwere employed to comparatively examined the corrosion performance of the multilayered Ni coat-ing with the ordinary Ni coating.The results show that for the multilayered Ni coating,in 20vol%HNO 3solution the corrosion rate was lower obviously;in 3.5mass%NaCl solution the corrosionpotential was higher dramatically,and the corrosion current was one order of magnitude smallerthan that for the ordinary electrodeposited Ni coating.XRD analysis results show that multilayeredNi coating exhibits a preferential (111)orientation with much uniform appearance and finer gainsize rather than the ordinary Ni coating.Furthermore,the preferential orientation of grains of the ul-trasonic Ni layer is quite different to that of the ordinary Ni layer,which,thereby,may be benefi-cial to destroy the growing path of the pinhole-like defects so that to enhance the corrosion resis-tance of the multilayered Ni coatings.Key words:ultrasonic electrodeposition,multilayered coating,Ni,corrosion resistance,porosity1前言现代物理增强电镀是高新技术与传统电镀技术的结合,使电镀技术向优质、洁净、高效、快速的方向发展。
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Vol.42No.5Oct.2013SURFACE TECHNOLOGY檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝殝殝殝研究与探索组合超声条件下电沉积Ni-Nd 2O 3纳米复合镀层的耐腐蚀性能李献会1,2,薛玉君2,3,敖正红1,2,李济顺3,司东宏3(1.洛阳轴研科技股份有限公司,洛阳471039;2.河南科技大学机电工程学院,洛阳471003;3.河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室,洛阳471003)[摘要]分别在单一超声和组合超声条件下制备了Ni-Nd 2O 3纳米复合镀层,分析了镀层的微观形貌,测定了镀层中纳米Nd 2O 3的含量,考察了纳米复合镀层的耐腐蚀性能。
结果表明:组合超声可以提高Ni-Nd 2O 3纳米复合镀层中Nd 2O 3的含量,在组合超声空化效应和协同效应的作用下,复合镀层的晶粒细化,组织致密,腐蚀速率降低,表现出优良的耐腐蚀性能。
[关键词]电沉积;组合超声;纳米复合镀层;耐腐蚀性能[中图分类号]TQ153.1[文献标识码]A [文章编号]1001-3660(2013)05-0001-04Corrosion Resistance of Ni-Nd 2O 3Nanocomposite Coatings Preparedby Electrodeposition in Combination Ultrasonic FieldLI Xian-hui 1,2,XUE Yu-jun 2,3,AO Zheng-hong 1,2,LI Ji-shun 3,SI Dong-hong 3(1.Luoyang Bearing Science &Technology Co.,Ltd.,Luoyang 471039,China ;2.School of Mechatronics Engineering ,Henan University of Science and Technology ,Luoyang 471003,China ;3.Henan Key Laboratory for Machinery Design and Transmission System ,Henan University of Science and Technology ,Luoyang 471003,China )[Abstract ]The Ni-Nd 2O 3nanocomposite coatings were prepared by electrodeposition with single-ultrasound and combi-nation ultrasound ,respectively.The surface morphologies of nanocomposite coatings were analyzed and the Nd 2O 3content in nanocomposite coatings was measured.The corrosion resistance of Ni-Nd 2O 3nanocomposite coatings was studied.The results show that combination ultrasound could increase Nd 2O 3content in Ni-Nd 2O 3nanocomposite coatings.Under the synergy and cavitation effect of combination ultrasound ,the nanocomposite coatings have refiner grains ,more compact microstructure and ex-hibit excellent corrosion resistance ,and show excellent corrosion resistance.[Key words ]electrodeposition ;combination ultrasound ;nanocomposite coating ;corrosion resistance[收稿日期]2013-05-11;[修回日期]2013-06-23[基金项目]国家自然科学基金项目(50775067);教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-11-0941);河南省科技创新人才计划项目(124100510022)[作者简介]李献会(1980—),男,河南洛阳人,硕士,工程师,主要研究方向为表面特种处理技术、轴承设计与制造。
纳米复合电沉积技术是将纳米颗粒引入到复合电沉积中,从而制备出纳米复合镀层的一种制造技术[1—2]。
它从改善材料微观结构入手,将纳米颗粒弥散分布于复合镀层中,以达到弥散强化和细晶强化的效果,提升镀层的性能。
然而,在纳米复合电沉积过程中,纳米颗粒极易在溶液中发生团聚现象,大大弱化了纳米颗粒的作用。
相关研究表明[3—5],超声波辅助纳米复合电沉积可以有效抑制纳米微粒团聚,促进其均匀分布,提高纳米复合镀层的性能。
但关于超声电沉积的研究中,大多采用的是一种超声波(单超声波),组合超声波的应用却鲜有报道。
组合超声波是由两种或两种以上不同频率的超声波共同作用于同一区域,形成的一个组合超声场,具有良好的协同性,可有效避免单超声波存在超声死角的问题,空化效果大大增强,应用于纳米复合电沉积中,对复合镀层的微观组织结构和性能极为有利[6—7]。
1试验1.1纳米复合电沉积电镀液组分如下:300g/L NiSO4·6H2O,20g/LNiCl2,35g/L H3BO3,40g/L Nd2O3纳米颗粒,0.5g/L润湿剂。
稀土Nd2O3纳米颗粒的平均直径为30nm,纯度大于99.99%。
以2mm厚的1Cr18Ni9Ti不锈钢片为阴极,以镍板(纯度大于99.9%)为阳极,阴、阳极工作面积比为1ʒ2,极间距为25mm。
将阴、阳极置于复合电镀液中,连接电源(WYJ-3010型直流稳压稳流电源)两极,利用潜水式磁力搅拌器搅拌纳米复合电镀液,通过水浴保持电镀液恒温。
超声环境由KQ-300VDB型槽式超声仪和SCIENTZ-450探头式超声仪共同产生,两种超声波分别控制。
试验工艺参数如下:阴极电流密度4A/dm2,槽式超声波功率120 300W,槽式超声波频率28 100 kHz,探头式超声波功率30W,探头式超声波频率30 kHz,电镀液温度(45ʃ2)ħ,磁力搅拌速度1000r/min,施镀时间2h,pH值3.8 4.0。
1.2镀层微观形貌及耐腐蚀性能检测利用FEI Quanta200FEG场发射环境扫描电子显微镜(ESEM)对纳米复合镀层的微观形貌进行分析,并用其附带能谱仪(EDS)对镀层中Nd2O3的含量(以质量分数计,全文同)进行测定。
通过静态浸泡腐蚀法测定纳米复合镀层的耐腐蚀性能。
腐蚀介质为10%(质量分数)HCl溶液,试验温度25ħ,以腐蚀速率作为耐腐蚀性能的评定标准。
腐蚀速率vf =(m-m1)/(Sˑt),其中,m和m1分别为试样腐蚀前、后的质量(用Sartorius CPA225D电子分析天平称量),S为试样被腐蚀的表面积,t为腐蚀时间。
腐蚀试验中,每种试样进行三个样品的平行试验,获得各样品的腐蚀速率,算出平均值作为有效腐蚀速率,以减小试验误差。
腐蚀后,用JSM-5610LV型扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面微观形貌。
2结果与讨论2.1超声波对纳米复合镀层Nd2O3含量的影响镀层的Nd2O3含量是评价制备纳米复合沉积层工艺的一个重要标准,纳米颗粒的含量直接影响到复合镀层的硬度、耐腐蚀性能、耐高温氧化性能、摩擦磨损性能等方面,含量越高,对这些性能的影响也越大。
固定槽式超声波频率为100kHz,选择槽式超声波功率为120,180,240,300W,进行单超声和组合超声纳米复合电沉积。
如图1所示,在单超声(槽式超声波)作用下,镀层中Nd2O3的含量随着超声波功率的增加而增大;组合超声作用下,探头超声参数固定不变,随着槽式超声波功率的增加,复合镀层中Nd2O3的含量先增加,后略微减小,在槽式超声波功率为240W时,Nd2O3含量达到峰值。
分析认为,采用单超声时,随着超声波功率的增加,超声空化效应更加显著,抑制了纳米颗粒团聚,同时超声微射流清理了阴极析氢,进而提高了镀层中Nd2O3的含量。
组合超声条件下,超声波功率过高时,产生的微射流能量高,不仅清理了阴极析氢,还将弱吸附于阴极表面的纳米颗粒重新“击回”电镀液,影响了纳米颗粒共沉积。
此外,从图1还可以看出,组合超声作用下所得镀层的Nd2O3含量明显高于单超声作用下所得的镀层。
原因在于,组合超声波的空化效应明显强于单超声波,纳米颗粒能更加均匀地分散于镀液中,单位时间内有更多的纳米颗粒移至阴极表面与金属基质共沉积[8]。
图1槽式超声波功率对复合镀层中Nd2O3含量的影响Fig.1Effect of bath-type ultrasound poweron Nd2O3content in nanocomposite coatings固定槽式超声波功率为300W,选择槽式超声波频率为28,45,100kHz,进行单超声和组合超声纳米复合电沉积。
如图2所示,随着槽式超声波频率的增大,单超声作用下的镀层Nd2O3含量和组合超声作用下的图2槽式超声波频率对复合镀层中Nd2O3含量的影响Fig.2Effect of bath-type ultrasound frequencyon Nd2O3content in nanocomposite coatingsVol.42No.5Oct.2013SURFACE TECHNOLOGY镀层Nd 2O 3含量均呈不断增加趋势,且后者明显高于前者。
分析认为,槽式超声波频率提高时,单位时间内的空化效应更加显著,尤其在组合超声作用下,由于不存在超声死角和驻波现象,因此有利于分散沉积液中的纳米颗粒,抑制纳米颗粒团聚,使沉积液中纳米颗粒分布更加均匀,有更多的纳米颗粒结晶形核,为Nd 2O 3纳米颗粒的共沉积提供了条件。
2.2超声波对纳米复合镀层微观形貌的影响在与2.1小节中相同的条件下进行电沉积。
单超声作用下,超声波功率为120W 时,镀层表面凸凹不平,晶粒粗细不均,存在大量粗大晶粒,表面有白色团聚物(研究证明,白色团聚物含大量Nd 2O 3,可能为尺寸较大的纳米颗粒团聚物),如图3a 所示;超声波功率分别为180,240W 时,镀层晶粒开始细化,晶粒大小均匀,但不够致密,且晶粒细化程度不足,如图3b 和c 所示;超声波功率为300W 时,镀层表面致密,晶粒细化,但还存在粗大晶粒,如图3d 所示。