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

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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

种结果可能的机理。
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：ＴＨＩ６
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１ — ３９９７（２０１３）０７ — ０１４４ — ０３
ＴｈｅＥｆｅｃｔｏｆＥｌｅｃｔｒＯｄｅｐＯｓ …０ｎＰｒｏｃｅｓｓＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆ
ｉｍｐａｃｓｔｏｎｔｈｅｅｅｃｌｔｒｏｅｐｄｏｓｉｔｏｉｎ．Ｐａｒｌａｌｅｌｍａｇｎｅｔｉｃｉｆｅｌｄｓ，ｉ加ｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｒｏｇｗｔｈｆｏｃｏｔａｉｎｇｒａｇｉｎｃｏｍｐｒｅａｄｗｉｔｈｔｅｈｖｅｔｒｃａｉｌｍａｇｎｅｔｉｃｉｆｅｌｄ，ａｎｄｉｎｆａｌｌｙｉｔｐｏｓｓｉｂｅｌｍｅｃｈａｎｓｉｍｏｆｔｈｓｉｒｅｓｕｌｔ．
机械设计与制造
１４４
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ
＆
Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
第７期２０１３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
１１６６２２）（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

靶，描速度为２／ｎ扫￣ｍｉ。１３极化曲线测试．
性；张郁彬等研究表明，３５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
ｈｇｅｔｃｒｏｉｎｒｓｓａｃ．ｉｈｓｏｒｓｏｅｉｔｎｅ
Ｋｅｗｏｒｙｄｓ：ＮｉＦｅａｌｙｃａｉｇ；ｅｅｔｏｅｏｉｏ — ｌｏｏｔｎｌｃｒｄｐｓｔｎ；ｃｒｏｉｎｒｓｓａｃｉｏｓｏｅｉｔｎｅ
引言
Ｎ．ｅ合金具有不同于单质铁、金属粉末的ｉＦ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：Ｑ５．Ｔ１３２
文献标识码：Ａ
Ｅｌｃｒｄｐｓｔ０ｃｎｌｇｎｒｏｉｎＲｅｉｔｎｅｏｅｔ０ｅ０ｉｉｎＴｅｈｏｏｙａｄＣｏｒｓｏｓｓａｃｆ
ＮｉＦｅＡｌｙＣｏｔｎ — ｌａｉｇｏＣＥＧＨａＵｏｇｘａＷＡｕ，ＷＡＧＣｅＡＧＹｎｈｉＨＮｕ，ＧＯＨｎ —ｉ，ＮＧＱｎＮｈ，ＴＮｕ —ｕ
采用Ｌ２０Ａ电化学工作站（津兰力科化学Ｋ０５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

腐蚀作用，使材料表面性能恶化，增加了材料的机械磨损；另
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５ｍ４ｒｎ０１ｍ的薄片试样。０ｍＸ０ｉ × ．ｍａ用Ｈ１０Ｘ一００型维氏显微硬度计测定镀层硬度值。采用ＴＭ观察镀层组织结构。用ＥＳＥＤ分析镀层成分。采用ＣＩ０Ｈ６Ｃ型电化学工作站分别测定不同含ｃ量的６ｏ纳米晶Ｎ — ｏｉｃ合金镀层在两种腐蚀溶液中的极化曲线。
～
２
２ｇ１，ｏｈ・ＨＯ（０／）ＣＣ６２２—８ｇ１，ＣＣ３Ｃ（Ｈ）Ｏ／）２Ｏ０３ｏＯ２・
１．贴有试样的摩擦块；．２摩擦环；．３腐蚀介质
６２（ — ０／）Ｎ２ＯＨ（ｔ０／）以硼酸（０／）Ｈ００８ｇ１，ＨＳ３Ｏ～２ｇ１，３ｇ１作为ｐＨ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ｐＨ值控制在３３５沉积温度６℃ ，．，０采用磁力搅拌器搅拌。脉冲电源为ＳＤ一０型数控双脉冲电镀电源，Ｍ３电流密度为（５～１）Ｏ
第２４卷第５期
电沉积纳米晶Ｎ — ｏｉＣ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３００）５０７
摘要：通过脉冲电沉积方法制备纳米晶Ｎ —ｃ合金镀层。利用ＴＭ、ＤｉｏＥＥＳ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

颗粒在镀层中的分布状况有较大程度的改善．
关键词：电沉积；超声波；ｉｌ复合镀层Ｎ— ，Ａ标识码：Ａ
文章编号：６４８３（０００— ９－１－７．２１）００３７３３００
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・Ｈ０２０ｇＬＮＣ２６２５ｇＬＮＳ４６２５／，ｉＩ・Ｈ０４／，Ｂ３Ｌ添加剂适量．０，
１３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ｉ２Ａｏ３
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；．３００２白城师范学院物理系，吉林白城１７０）３００
摘要：采用超声－电沉积方式制备Ｎ。ｌ３ｉ２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ＳＭ）
１２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（５ｒｎ０ｎｎ×０３ｎｎ经过打磨互相碰撞的机率增加，２ｌ ×４ｉｆｌｌ．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，２１２超声波功率的影响ｉ２３Ａ渡．．

电沉积NiCoB纳米晶合金代硬铬镀层

1
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]。

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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。