镍包覆铜复合粉末的化学镀制备工艺研究

研究了用联胺做还原剂,通过化学镀制取镍包铜基复合粉末.试验选取了6个主要参数,并以此设计了L25(56)型正交试验.通过实验,优化工艺参数为硫酸镍初始质量浓度:30g/L,联胺初始质量浓度:70ml/L,pH值:13,镀覆温度:82℃,铜粉加载量:15g/L,保温时间:35min.采用SEM(包括EDS)、XRD对选用上述参数制取的镍包铜粉进行了分析测试.结果表明,复合粉末表面较原始粉末粗糙,颗粒明显长大,包覆层未引入杂质元素,并对所得粉末进行化学及工艺性能测试,表明所得的复合粉末,性能指标优良.     

化学镀法制备镍包铜复合粉末

采用化学镀法制备镍包铜复合粉末,通过研究化学镀过程中还原剂、络合剂及稳定剂的质量浓度、温度、pH值等因素对沉积速率的影响规律得出化学镀镍的优化条件.利用XRD、SEM和EDS等测试手段对优化条件下制备的复合粉末进行表征.研究结果表明:当硫酸镍质量浓度30g·L-1,铜粉质量浓度10g·L-1,联氨质量浓度60g·L-1,柠檬酸钠质量浓度50g·L-1,硫脲质量浓度10~20mg·L-1,控制温度80~90℃,pH=10,超声功率50W时,镀层沉积速度较快,复合粉末表面镍包覆层均匀,包覆层厚度为0.29μm.     

铜／钢液固相复合界面冶金行为的研究

以液固相复合法生产的铜包钢线为研究对象,利用光学显微镜和扫描电镜的能谱等手段分析了铜／钢界面区的组织形态和成分组成。结果表明：在界面区发生了互扩散,形成了Fe、Cu固溶体,无脆性的金属间化合物产生,这使得该复合材料具有较好的微观结合力。     

纳米晶镍涂层与基体的界面扩散研究

在不同温度下（150℃～500℃）对电沉积纳米晶镍镀层与低碳钢基体进行低温扩散退火热处理。利用扫描电子显微镜（SEM）的背散射电子（BSE）像及附带的能量色散谱（EDS）考察了热处理后样品中涂层与基体界面上的相结构变化及过渡层的形成。结果表明,在250℃－500℃范围进行低温扩散退火可以有效促使纳米晶镍涂层与基体界面上原子的互扩散,形成扩散过渡层,同时界面上形成了新的相结构。     

选择性激光烧结复合粉末法制造合金零件

通过混合Fe,Ni,C单质和粘接剂粉末配制了选择性激光烧结(SLS)用复合粉末,并利用间接SLS方法制备了复合粉末毛坯.经过脱脂、高温烧结和渗铜处理,制造了致密的渗铜Fe-Ni-C合金材料.对零件毛坯的成型与后处理工艺及合金的微观组织和机械性能进行了研究.结果表明:高温烧结中Ni和C能够通过固态扩散固溶到-γFe中,且合金元素分布均匀;合金经900℃固溶并在330℃等温处理1 h后,室温下由下贝氏体组织、沉淀析出的-αCu和Fe-Ni构成;合金材料的极限拉伸强度超过350 MPa,延伸率小于4%.     

超细W-10Cu复合粉末的湿法制备及烧结体性能

通过湿法以仲钨酸铵和硝酸铜为原料制备了Cu的质量分数为10%、平均粒径约为250 nm的超细W-Cu复合粉末.用扫描电子显微镜(SEM)和元素分析,结果表明:还原温度对粉末的形态和纯度具有显著作用.粉末经注射成型后制成的生坯在1300℃下、H2气氛中烧结120 min后,其相对密度可达99.37%,微观组织均匀,具有较高的热导率,可达217 W/(m·K)左右,室温到600℃范围下热膨胀系数在6.0×10-6～7.8×10-6K-1之间.     

3%C-Cu机械球磨复合粉末的烧结

为了给后续的致密化工序(如热挤压)提供较高质量的烧结坯,用扫描电镜和光学显微镜分析了3%C-Cu机械球磨复合粉末所制备烧结坯的显微组织,并研究了工艺参数对其相对致密度的影响规律.结果表明,烧结温度对未机械球磨混合粉烧结行为的影响很大,而机械球磨复合粉对烧结温度不敏感.真空热压烧结可以明显地促进致密化过程.提高烧结温度、延长烧结保温时间或增加热压压强,均有助于提高烧结坯的相对致密度.在相同条件下,烧结坯的相对致密度随着复合粉末机械球磨时间的延长而降低.     

高性能铜铝复合排的制备及界面研究

采用固-液法浇注和铸轧工艺制备铝/铜复合材料.研究不同工艺对铜/铝复合排界面结合强度的影响,并对铜/铝复合排界面结构和复合机理进行分析.结果表明:当进行300°C×1h热处理时,所得复合排的结合强度最高,多次热循环后复合排界面结合强度有所增加.电子探针能谱扫描分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)表明铜/铝复合界面上生成金属间化合物Al2Cu,Al4Cu9和AlCu相,从而使得界面层硬度增大.采用该方法制备的铜/铝复合排,整体拉伸强度达98MPa,电阻率为0.021 6×10-6Ω.m.     

尼龙/Cu复合粉末选择性激光烧结成形

基于烧结机理分析了激光热作用下尼龙对铜颗粒表面的润湿与粘结行为,通过对SLS烧结件的力学性能测试,探讨了材料不同配比对SLS成形件强度的影响,以及不同工艺参数对成形质量的影响.结果表明:预热温度为165 ℃,单层厚度0.15 mm,激光功率15 W,扫描速度2 000 mm/s时制件的成形性能比较理想,且拉伸强度和抗弯强度分别可达34.76 MPa和51.75 MPa.     

镍和锡金属粉末烧结特性的研究

对镍粉和锡粉烧结形成金属间化合物的过程、结构特征以及烧结体的性能特点进行了研究。结果表明，镍和锡混合粉经混合、100kN预压、300kN温压成型后，于100℃烧结、保温15h工艺条件下，形成了Ni3Sn2，Ni3Sn，NigSn4和NiSn金属间化合物；随着烧结温度的提高和保温时间的延长，镍和锡混合粉烧结体的密度和硬度都呈上升的趋势。     

不同络合剂对化学镀法制备镍包铜复合粉末的影响

利用化学镀的方法制备镍包铜复合粉末,考察柠檬酸钠、醋酸钠和乳酸3种络合剂对Ni/Cu包覆粉体的转化率、包覆效果及分散性的影响.分别采用扫描电子显微镜、EDS能谱仪、X射线衍射仪对镍包铜粉末的微观形貌和物相组成进行表征.结果表明:采用柠檬酸钠作为络合剂能使镍更好地包覆于铜粉表面,镍金属原子分数大于90%,并且具有良好的分散性.     

扩散焊接条件下复合材料接合区界面行为研究

对复合材料SiCw-6061A1扩散焊接接合区基体-基体、弱吉相-基本、弱强相-增强相三种界面行为进行了探索性的研究,分析了接头微观组织及其力学性能。研究表明,在试验范围内,当焊接温度低于复合材料固相线温度时,基体-基体界面可以实现良好结合,而增强相-基体-增强相-增强相界面难以实现结合。发现在铝基复合材料SiCw-6061Al液、固两相温度区间存在一个“临界温度”,当焊接温度达到该温度时,接合区出现一定数量的液态基体金属,不仅基体-基体、增强相-基体界面可以实现较好结合,而且增强相-增强相界面将转化为增强相-基体-增强相界面,焊接接头强度达到母材强度;在此基础上首次提出“非夹层液相扩散焊接”新工艺,成功实现复合材料SiCw-6061Al扩散连接。     

液相还原法制备纳米铜粉

本文研究了以CuSO4为原料、以KBH4为还原剂,在液相中还原制备纳米铜粉的实验方法。主要讨论了KBH4与CuSO4的反应过程,以及络合剂EDTA、分散剂PVP、表面修饰剂SMA对反应过程和产物的影响。最终两条反应路线都得到了分散性好的铜粉,平均粒径分别为28.4 nm和40 nm。     

固相扩散Cu/Al界面研究

利用“铆钉法”制备了界面为曲面的Cu-Al扩散偶。用光学显微镜和彩色金相技术，研究了烧结过程中界面的迁移情况及其影响因素。研究表明，界面迁移过程受原子的扩散控制；温度是影响界面迁移的主要因素，保温时间是次要因素；试样烧结过程中Cu／Al界面双向迁移并且向Al侧迁移的程度较大。     

纳米ZrO2晶型对铜基复合材料界面的影响

采用原位化学工艺制备了ZrO2/Cu纳米复合粉末,用粉末冶金法制备了纳米ZrO2/Cu复合材料. 通过TEM观察发现,氧化锆呈单斜和四方两种晶型,不同晶体形态的氧化锆颗粒与铜基体之间具有不同的界面特征. 通过Ansys分析软件对不同形态即不同晶型氧化锆与铜基体的界面进行应力模拟分析,结果发现单斜晶型氧化锆的尖端部位很容易产生应力集中,且比四方晶型氧化锆界面处更容易产生裂纹.     

纯铁粉的温压行为

在Instron热模拟机上对不添加润滑剂的纯铁粉进行温压和冷压的实验比较,用扫描电镜、X射线衍射和金相显微镜对粉末及其压坯进行分析,并对纯铁粉的温压致密化机理进行探讨。结果表明:在不同的压制压力下,纯铁粉在压制时,粉末在加热和保温过程中严重氧化使铁粉的显微硬度提高,铁粉颗粒的加工硬化程度增大,塑性变形能力降低,并最终导致温压压坯中铁粉晶粒(110)面衍射峰的半高宽比室温压制时的低;同时,由于纯铁粉在130℃时被氧化,使得粉末的剪切强度增加,导致粉末之间以及粉末和模壁之间的摩擦增大,温压成形的有效压力降低;在这些因素的综合作用下,使得在130℃压制的温压压坯的密度低于相同压力下纯铁粉冷压压坯的密度,并且其脱模力也要远远大于冷压压坯的脱模力。     

W-Ni-Fe高比重合金的SPS烧结行为

采用放电等离子烧结(SPS)设备制备了93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金,烧结温度范围为1 100～1 180 ℃,保温时间为5 min.对不同烧结温度下的样品进行了密度、硬度、抗弯强度等性能测试,采用场发射SEM观察了样品表面形貌及断裂行为.结果表明:采用SPS烧结,可以在较低的温度下实现93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金的固相烧结,使合金致密化,并能有效控制钨晶粒长大,提高材料的硬度、抗弯强度等力学性能.     

蒸发凝聚法制备金属超微粉末工艺规律研究

采用自行设计的超微粉末制备装置,在压力为50～1000Pa的Ar气中,利用中频感应加热对坩埚中的金属熔融蒸发,并以水冷螺线管捕获蒸发过程中形成的粉末,研究了蒸发工艺参数对金属蒸发速率、粉末产率和粒度、形貌的影响规律．实验结果表明：采取提高蒸发温度、减小惰性气体压力、加大坩埚直径以及保持金属液面与坩埚口部平齐等措施均能显著地提高金属的蒸发速率和超微粉末产率;在感应加热蒸发法中,粉末和蒸气原子在坩埚口部堆集结壳现象是造成金属难以长时间连续蒸发、金属有效蒸发速率及粉末产率降低的关键原因之一．可以通过加大坩埚直径和保持液面与坩埚口部平齐来克服．