兰州大学国家大学科技园招商引资项目专集（续）——镍-磷-碳纳米管-金刚石多元复合镀层的生产新技术

项目内容 近20多年来，表面工程技术迅猛发展，各种功能性多元特种复合镀层在生产中的应用日益广泛，其应用领域几乎涉及所有技术部门，如航空航天技术、电子工业技术、机械机器制造业、仪器仪表制造业、能源交通工程、信息和军事工程等。因此，特种复合镀层技术也成为一种材料表面改性的专门手段而得以不断创新和发展。     

Ni-P-MoS2与Ni-P-CaF2化学复合镀层自润滑性能的对比研究

为对比研究Ni—P—MoS2和Ni—P—CaF2两种化学复合镀层的自润滑性能,以45钢为基体,制备了Ni—P-MoS2和Ni-P-CaF2复合镀层并研究了镀层的施镀工艺,详细介绍了caF2、MoS2固体自润滑微粒镀前预处理技术,通过金相显微镜、x射线荧光仪对复合镀层的表面形貌和结构等性能进行了分析,在PLINT微动疲劳试验机上对复合镀层的自润滑性能进行了测定。结果表明：所述复合镀层的工艺配方能够可靠完成复合镀层的施镀,常温下,Ni-P-MoS2复合镀层具有优异的自润滑性能,且优于常温下的Ni—P—CaF2复合镀层。     

非晶态Ni—P合金与TiC微粒复合镀的研究

利用复合电镀技术，制备了非晶态Ｎｉ－Ｐ合金基ＴｉＣ复合镀层，测定了非晶态Ｎｉ－Ｐ合金镀层和（Ｎｉ－Ｐ）－ＴｉＣ复合镀层的表面形貌、结构、硬度以及耐磨性。研究了ＴｉＣ微粒对镀层的弥散强化作用，与非晶态Ｎｉ－Ｐ合金镀层相比，（Ｎｉ－Ｐ）－ＴｉＣ复合镀层的硬度和耐磨性均超过了非晶态Ｎｉ－Ｐ合金镀层。     

超声波在Ni-Si3N4纳米复合电镀中的作用

采用超声波分散技术在纯铜板上制备了含有纳米Si3N4镍基复合镀层,研究了超声波对纳米颗粒含量、复合镀层显微硬度及组织结构的影响.用扫描电镜观察镀层表面显微组织,利用MM-200磨损实验机检测所得复合镀层的耐磨性能,结果表明,采用超声波分散技术可获得性能优良的复合镀层.     

非晶态Ni－P合金与TiC微粒复合镀的研究

利用复合电镀技术，制备了非晶态Ｎｉ－Ｐ合金基ＴｉＣ复合镀层．测定了非晶态Ｎｉ－Ｐ合金镀层和（Ｎｉ－Ｐ）－ＴｉＣ复合镀层的表面形貌、结构、硬度以及耐磨性．研究了ＴｉＣ微粒对镀层的弥散强化作用．结果表明，与非晶态Ｎｉ－Ｐ合金镀层相比，（Ｎｉ－Ｐ）－ＴｉＣ复合镀层的硬度和耐磨性均超过了非晶态Ｎｉ－Ｐ合金镀层．     

电沉积Cr/ZrO_2复合镀层的结构和摩擦性能

采用复合电沉积工艺制备Cr/ZrO2纳米复合镀层,分别用扫描电子显微镜(SEM)、扫描电子显微镜附带能谱仪(EDS)、X线衍射(XRD)等技术较系统地研究了Cr/ZrO2纳米复合镀层的表面形貌、成分、结构和耐磨性。研究结果表明:复合镀层的中ZrO2的复合量质量分数为1.47%,在ZrO2纳米粒子的弥散强化作用下,Cr/ZrO2复合镀层无裂纹,组织致密,结构呈现明显的非晶态特征;在干摩擦条件下,纳米Cr/ZrO2复合镀层的摩擦性能明显优于3价铬镀层的摩擦性能;纳米Cr/ZrO2复合镀层的磨损主要表现为疲劳磨损特征,而3价铬镀层的磨损机制为磨料磨损。     

纳米碳化硅-镍复合电镀的研究

采用复合电镀技术在铜基上制备了高硬度、高耐磨的Ni-SiC纳米镀层。研究了阴极电流密度、镀液pH、温度以及搅拌速度对复合沉积层的显微硬度和共沉积速率的影响,同时优化了各工艺参数,并对Ni-SiC纳米复合镀层进行了表面形貌和能谱分析。实验结果表明,Ni-SiC纳米复合电镀层表面平整光滑,显微组织均匀、致密,其显微硬度也较纯镍镀层有显著提高。     

碳纳米管/铅锡新型复合减摩镀层的抗咬合行为

采用复合电沉积技术制备碳纳米管/铅锡合金新型减摩镀层。在干摩擦条件下,采用摩擦磨损试验法,研究镀液中的碳纳米管的质量浓度对复合镀层抗咬合性能的影响和复合镀层摩擦因数的变化,并用扫描电子显微镜观察普通铅锡镀层和复合镀层的咬合后的形貌。实验结果表明:当试验机的转速为500r/min时,在相同的法向载荷下,复合镀层的抗咬合时间比普通铅锡镀层的抗咬合时间明显延长;当镀液中的碳纳米管质量浓度为2g/L时,抗咬合性能显著提高,优于其他复合镀层;当法向载荷为100N时,复合镀层的摩擦因数逐步上升到1.4以上,而普通铅锡合金镀层的摩擦因数在1.4~1.6之间平稳变化;碳纳米管可以显著改善铅锡复合镀层的抗咬合性能。     

Cr靶电流对磁控溅射C/Cr复合镀层性能和结构的影响

使用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术制备了C/Cr复合镀层,并研究了Cr靶电流对C/Cr复合镀层摩擦学性能的影响规律。采用XPS检测了C/Cr复合镀层的化学成分,采用XRD分析了镀层的晶相结构,采用SEM观察了镀层的表面和断口形貌。实验结果表明:使用较小的Cr靶电流能改善镀层表面质量,降低镀层摩擦系数;Cr靶电流过大时,镀层的性能明显下降。     

复合电刷镀装置和工艺研究

研究了电刷镀多层复合镀层工艺的装置与技术条件 ,对电刷镀镀笔进行必要的改进 ,探索了利用改进的电刷镀技术制备性能优良的多层Ni Cr2 O3 、Ni SiC等复合镀层在工艺上的可行性 同时 ,还研究了多层复合镀层的强度、组织及显微硬度等性能 结果表明 ,多层复合镀层具有良好的结合强度 ,细小的结晶晶粒和较高的显微硬度 本研究的成果可用于修复磨损的机械零件和对零部件进行表面强化 ,因而具有理论和实际意义     

ZL102表面直接化学复合镀Ni-P-SiC镀层的结构与性能

采用直接化学复合镀法在铸铝102合金表面制备Ni-P-SiC复合镀层,利用XRD、扫描电镜等对镀态复合镀层的结构和形貌进行分析,并对镀层的显微硬度、结合力及耐蚀性进行测试.结果表明:镀层表面平整均匀;复合镀层中SiC微粒分布均匀且复合量较高,镀层厚度均匀、致密;复合镀层相结构更类似于非晶态;镀层镀态显微硬度可达823.8HV;镀层与基体结合较好,且复合镀层极大地改善了基体的耐蚀性.     

化学镀法制备Ni—P／Al2O3特种陶瓷及性能

采用化学镀方法在平均粒径为200 nm的Al2O3粉体表面镀覆Ni-P合金,制备出了Ni-P/Al2O3复合粉体,再利用无压烧结将此种复合粉体制备成氧化铝基特种陶瓷。这一方法不仅降低了烧结温度,也进一步提高了陶瓷的性能,尤其是在提高韧性方面。结果表明,粉体镀层为晶态,主要由NiP2相和NiP相组成,镀层中含镍量为9.32%,含磷量为2.38%。为低磷合金镀层,制备特种陶瓷所需的烧结温度由制备单一氧化铝陶瓷所需的1 700℃降低至1 350℃;断裂韧性也从单一Al2O3陶瓷的3.0 MPa.m1/2提高到6.91 MPa.m1/2,增加了130.3%;耐磨性与纯氧化铝陶瓷相当。     

碳纳米管的制备及其在纳米复合镀层中的应用研究

利用化学气相沉积法制备碳纳米管(carbonnanotubes,CNTs),分析了气源、催化剂及温度等因素对CNTs形貌和纯度的影响.利用化学复合镀技术制备了Ni P CNTs纳米复合镀层,并研究了镀层的摩擦性质及电化学性质.研究结果表明:与Ni P镀层相比,Ni P CNTs纳米复合镀层的耐磨性及耐腐蚀性均有较大程度的提高.     

镍-磷-纳米SiO2化学复合镀层耐腐蚀特性研究

研究了镍-磷-纳米SiO2化学复合镀层的机理，用SEM和XRD等技术分析了，复合镀层的微观结构，比较了传统的化学镀镍-磷层和纳米复合镀层的沉积速度和耐蚀性，结果表明，纳米SiO2颗粒的引入加快了化学镀层的沉积速度，在同等条件下可降低化学镀的反应温度，镀层在酸、碱、盐水溶液中表现出了良好的耐蚀性能。     

电刷镀耐磨减摩复合镀层研究

采用电刷镀技术制备的ＮｉＣｏＺｒＯ２复合镀层具有耐磨损、抗高温氧化及镀层光亮致密的特点,ＮｉＣｏＭｏＳ２、ＮｉＣｏ石墨及ＮｉＣｏＰＴＦＥ复合镀层具有摩擦系数小,镀层致密光滑以及与其体金属结合强度高的特点初步分析了复合镀层的组织结构及其形貌特征     

仿生凹坑与纳米碳化硅/镍基复合镀层耦合表面的磨损性能

为了探讨凹坑形态与纳米碳化硅/镍基复合镀层耦合表面的磨损性能,采用激光技术和电沉积技术制备了由凹坑形态和纳米碳化硅/镍基复合镀层构成的仿生耦合表面,并进行了摩擦和磨损试验。结果表明,仿生耦合表面的磨损性能高于单纯复合镀层的磨损性能;随着磨损载荷的增加和磨损时间的延长,试样表面磨损机制由以塑性磨损为主逐渐转变成以粘着磨损、磨粒磨损为主的磨损机制。     

化学镀法制备Ni-P/Al2O3特种陶瓷及性能

采用化学镀方法在平均粒径为200 nm的Al2O3粉体表面镀覆Ni-P合金,制备出了Ni-P/Al2O3复合粉体,再利用无压烧结将此种复合粉体制备成氧化铝基特种陶瓷.这一方法不仅降低了烧结温度,也进一步提高了陶瓷的性能,尤其是在提高韧性方面.结果表明,粉体镀层为晶态,主要由NiP2相和NiP相组成,镀层中含镍量为9.32%,含磷量为2.38%.为低磷合金镀层,制备特种陶瓷所需的烧结温度由制备单一氧化铝陶瓷所需的1 700 ℃降低至1 350 ℃;断裂韧性也从单一Al2O3陶瓷的3.0 MPa·m1/2提高到6.91 MPa·m1/2,增加了130.3%;耐磨性与纯氧化铝陶瓷相当.     

Ni-W-P-Al_2O_3复合镀层的制备与抗高温氧化性能

采用直流电沉积技术制备了Ni-W-P-Al_2O_3复合镀层,通过控制镀液中Al_2O_3颗粒的质量浓度及颗粒的粒径,研究了Al_2O_3颗粒对复合镀层表面微观形貌、镀层厚度及抗高温氧化性的影响,并对复合镀层的附着力强度进行了测试.结果表明:通过控制镀液中Al_2O_3颗粒的质量浓度可以获得不同成分的复合镀层;一定质量浓度的Al_2O_3颗粒可以细化Ni-W-P合金镀层的胞状组织,并且纳米颗粒对镀层的细化效果明显优于微米颗粒;Al_2O_3颗粒的质量分数和尺寸对Ni-W-P-Al_2O_3复合镀层的厚度有明显的影响;镀液中Al_2O_3颗粒的质量浓度为15g/L时所得镀层的抗高温氧化性最好;镀层附着力达到1级标准,Ni-W-P合金复合镀层与基体结合良好.     

三价铬超声-脉冲电沉积Fe-Ni-Cr/SiC纳米复合镀层

利用超声-脉冲复合电沉积法,在三价铬镀液体系中,添加羧酸盐-尿素配合剂和SiC纳米颗粒,制备了Fe-Ni-Cr/SiC纳米复合镀层.研究了超声-脉冲工艺参数与SiC纳米粒子复合量、Cr含量及镀层厚度的关系;利用稳态极化曲线和循环伏安法分析了超声波对阴极电化学行为的影响.结果表明,超声-脉冲作用均有利于基质金属Fe、Ni和Cr的电沉积,提高了镀层中SiC和Cr的含量以及镀层的厚度.利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对Fe-Ni-Cr/SiC纳米复合镀层的表面形貌、微观结构和组成等进行表征,发现采用该技术可制备厚度为23.56μm,SiC和Cr质量分数分别为4.1%和25.1%的Fe-Ni-Cr/SiC纳米复合镀层.磨损量和腐蚀曲线测试结果表明,SiC含量高的复合镀层,其耐磨性和耐蚀性更好.     

化学镀Ni-P复合耐磨镀层的研究进展

化学镀Ni-P镀层具有良好的耐蚀性,但耐磨性不佳,通过引入纳米或微米粒子可以提高其耐磨性。本文综述了近几年来国内外在颗粒增强复合镀层、稀土增强复合镀层和减摩复合镀层方面的研究进展,并指出了Ni-P复合耐磨镀层在基础研究中的主要发展方向。