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作者：冯筱珺沈阳大学

学位级别：硕士

镍基复合镀层具有高硬度、较好致密性、良好的耐蚀性及高耐磨性等优点,在航天、汽车、电子等领域应用广泛。随着社会和经济的快速发展,单一的镍基镀层已不能满足高性能、多功能的产品需求。量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应是纳米材... 详细信息

镍基复合镀层具有高硬度、较好致密性、良好的耐蚀性及高耐磨性等优点,在航天、汽车、电子等领域应用广泛。随着社会和经济的快速发展,单一的镍基镀层已不能满足高性能、多功能的产品需求。量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应是纳米材料的特性,可以呈现出特殊的光学、力学、电学、化学性能以及耐磨耐蚀、高弹性模量等优点,被誉为21世纪最有发展的材料,展示出诱人的应用前景。因此如何使纳米微粒与金属基体结合得到的复合镀层最大化的发挥两者的最佳性能成为我们的研究重点。本文以镍基复合镀层为研究对象,通过电沉积法制备Ni-SiC、Ni-AlO以及Ni-SiC-AlO复合镀层,分别研究了表面活性剂种类及浓度、第二相颗粒浓度及粒径、沉积方式、表面活性剂包覆顺序、以及表面活性剂复配对镀层的组织结构、镀层中的晶粒尺寸和纳米颗粒复合量的影响。利用扫描电子显微镜、能谱分析仪对制得的镀层进行微观形貌、成分、结构以及第二相粒子含量分析。利用显微硬度仪检测镀层的硬度,通过电化学阻抗谱法和极化曲线检测镀层的耐腐蚀性,研究了Ni-SiC、Ni-AlO以及Ni-SiC-AlO复合镀层的性能。对Ni-SiC复合镀层,研究了表面活性剂浓度、种类对Ni-SiC复合镀层的影响,实验表明,SDS的最佳浓度为5 g/L,PEI的最佳浓度为0.08 g/L,CTAB的最佳浓度为0.5 g/L,且高浓度的PEI会改变镀层的微观形貌;与添加阴离子表面活性剂制得的镀层相比,添加阳离子表面活性剂制得镀层中的Ni基尺寸更细小,SiC颗粒团聚现象明显减弱。研究SiC颗粒浓度、粒径对Ni-SiC复合镀层的影响时,结果表明,一定范围内,随着镀液中SiC颗粒浓度的增加,镀层中SiC颗粒含量先增大后减小;与添加500 nmSiC颗粒相比,40nm的SiC颗粒制备出的Ni-Si C复合镀层的微观组织结构更加致密、均匀。对Ni-AlO复合镀层进行分析研究,结果表明,与使用直流电沉积法相比,利用脉冲电沉积法制备出的Ni-AlO复合镀层中的AlO颗粒复合量更高;PEI浓度为0.1 g/L时,Ni-AlO复合镀层的表面形貌最佳、镀层中的纳米AlO颗粒含量最高,分散效果最佳,在镀层中的分布最均匀。对比研究表面活性剂SDS、PEI对电沉积Ni-AlO复合镀层的影响时,结果表明,上述两种表面活性剂对AlO粒子的分散效果相似,但添加PEI制得镀层中的AlO颗粒含量比添加SDS时更多。对于Ni-SiC-AlO复合镀层,研究表明,体系中表面活性剂SDS的最佳用量为7 g/L;研究范围内,表面活性剂复配的最佳参数为5 g/L SDS和0.1 g/L PEI混合使用;SDS与PEI表面活性剂复配比单一表面活性剂SDS改善镀层质量的效果好;表面活性剂优先与纳米颗粒进行包覆时,颗粒在镀层中的分散、掺杂效果更好;与直流电沉积相比,脉冲电沉积制备的纳米Ni-SiC-AlO复合镀层在Ni基晶粒尺寸、AlO颗粒复合量以及均匀分布性方面更具优越性。通过研究镍基复合镀层的硬度,结果表明,当SiC微粒浓度为6 g/L时,采用脉冲电沉积法获得的Ni-SiC复合镀层硬度最大,为398.24 Hv;添加阳离子表面活性剂PEI制备的Ni-AlO复合镀层硬度高于添加阴离子表面活性剂SDS制备的;相同条件下,随着表面活性剂PEI浓度的增加,Ni-SiC、Ni-SiC-AlO两复合镀层的硬度都明显增加,当浓度为0.08 g/L时,两镀层的硬度最高;纵向对比两种镍基复合镀层的显微硬度,可以发现,Ni-SiC-AlO复合镀层的显微硬度始终高于Ni-SiC复合镀层。通过交流阻抗和极化曲线对镀层进行耐蚀性检测,结果表明,研究范围内,镀液中添加0.08 g/L PEI时,Ni-SiC复合镀层的颗粒分散效果最好,耐腐蚀性最佳;脉冲电沉积法制备的Ni-AlO复合镀层微观形貌致密、均匀,基质晶粒尺寸细小,测得的阻抗值大,耐蚀性能好;采用复配表面活性剂PEI、SDS的方式制备的Ni-SiC-AlO复合镀层的第二相陶瓷颗粒含量更高,其阻抗值更大,耐腐蚀性更好;相同条件下,Ni-SiC-AlO复合镀层的耐蚀性优于Ni-SiC复合镀层的耐蚀性。

关键词： Ni-SiC复合镀层 Ni-Al2O3复合镀层 Ni-SiC-Al2O3复合镀层表面活性剂硬度耐腐蚀性

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工艺参数对电沉积制备铝镁合金的影响

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表面技术 2017年第5期46卷 58-65页

作者：阚洪敏祝跚珊冯筱珺张宁王晓阳龙海波沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室沈阳110044

目的以AlCl_3和LiAlH_4为溶质,苯和四氢呋喃为溶剂,进行电沉积铝镁合金,探索制备铝镁合金的最佳工艺条件。方法在AlCl_3-LiAlH_4-苯-四氢呋喃体系中,采用镁作阳极,通过预电沉积获得一定浓度的Mg^(2+),从而进行电沉积制备铝镁合金镀层。... 详细信息

目的以AlCl_3和LiAlH_4为溶质,苯和四氢呋喃为溶剂,进行电沉积铝镁合金,探索制备铝镁合金的最佳工艺条件。方法在AlCl_3-LiAlH_4-苯-四氢呋喃体系中,采用镁作阳极,通过预电沉积获得一定浓度的Mg^(2+),从而进行电沉积制备铝镁合金镀层。改变电流密度、沉积时间、预电沉积时间和预电沉积次数等参数,以探究工艺参数对铝镁镀层的形貌、晶粒大小和镁含量的影响,并通过SEM和EDS检测和分析铝镁合金的镀层形貌、成分及含量。结果镀层主要成分为Al_3Mg_2和Al_(12)Mg_(17),当电流密度为16.67 m A/cm^2时,获得的镀层表面效果最好,其晶粒尺寸可达1~2mm。预电沉积次数越多,通过预电沉积获得的Mg^(2+)越多,铝镁合金镀层中镁的含量越高,最高可达2.93%(质量分数)。结论在一定范围内,镀层中的镁含量随预电沉积时间的增加而提高。预电沉积次数越多,通过预电沉积溶解的Mg^(2+)越多,铝镁合金镀层中的镁含量越高。当沉积时间过长时,不利于镀层中镁含量的提高。铝镁镀层中的镁含量越高,电化学阻抗越大,腐蚀电位越大,镀层的耐腐蚀性能越好。

关键词：工艺参数铝镁合金镁含量电沉积耐腐蚀性有机溶剂

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电沉积制备镍基复合镀层的研究进展

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表面技术 2017年第5期46卷 75-82页

作者：冯筱珺阚洪敏魏晓冬张宁王晓阳龙海波沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室沈阳110044

金属-陶瓷复合镀层可以显著改善的硬度、致密性、耐蚀性、耐磨性以及抗高温氧化性能等可显著得到改善,应用范围广泛。综述了影响复合镀层性能的几大因素,重点介绍了增强相粒子粒径、表面活性剂类型、制备镀层的沉积方式以及第二相颗粒... 详细信息

金属-陶瓷复合镀层可以显著改善的硬度、致密性、耐蚀性、耐磨性以及抗高温氧化性能等可显著得到改善,应用范围广泛。综述了影响复合镀层性能的几大因素,重点介绍了增强相粒子粒径、表面活性剂类型、制备镀层的沉积方式以及第二相颗粒种类对电沉积复合镀层性能的影响。陶瓷颗粒尺寸影响复合镀层的性能,细小颗粒对镍基复合镀层具有细晶强化作用,微米级陶瓷颗粒能够大大改善Ni基复合镀层的力学性能。超细纳米陶瓷颗粒作为增强相,可以显著提高复合镀层的耐蚀性,添加纳米颗粒的复合镀层的显微硬度优于添加微米颗粒复合镀层。非离子表面活性剂能提高第二相颗粒在镀层中的复合量及在镀液中的分散性,有利于获得高硬度的复合镀层,进而提高整个镀层的耐磨性和耐蚀性。超声波-脉冲电沉积法得到的复合镀层形貌更平整,晶粒更细小,结构更致密,且得到的复合镀层硬度更高,耐磨性、耐蚀性更好。与SiC复合镀层相比,SiO_2复合镀层具有更好的耐蚀性和抗氧化性。最后,分析展望了颗粒增强镍基复合材料的应用前景及未来研究的重点。

关键词：电沉积镍基复合镀层第二相颗粒表面活性剂颗粒尺寸碳化硅

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室温电沉积制备铝镁合金的研究进展

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中国材料进展 2017年第1期36卷 58-62页

作者：阚洪敏祝跚珊冯筱珺张宁王晓阳龙海波沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室辽宁沈阳110044

铝镁合金因其优异的耐蚀性、装饰性、抗氧化性和可加工性成为理想的构件防护材料;除此之外,由于其质量轻,理论储氢量高,铝镁合金作为储氢材料具有广泛应用前景。为使铝镁合金得到良好的应用,需要制备超细结构纯净合金,电沉积是制备高纯... 详细信息

铝镁合金因其优异的耐蚀性、装饰性、抗氧化性和可加工性成为理想的构件防护材料;除此之外,由于其质量轻,理论储氢量高,铝镁合金作为储氢材料具有广泛应用前景。为使铝镁合金得到良好的应用,需要制备超细结构纯净合金,电沉积是制备高纯合金的有效方法之一。室温电沉积是在室温条件下,通过控制沉积参数实现对合金微观组织结构和成分的控制,制备高纯超细合金。综述了室温电沉积制备铝镁合金的体系和电流密度、沉积方式、镁离子引入方式及实验环境和条件等对铝镁合金组成、形貌和晶体结构等的影响,重点介绍了室温电沉积铝镁合金的影响因素及铝镁合金在装饰、防腐蚀和储氢等方面的应用,提出了室温电沉积制备高纯铝镁合金存在的问题及未来的发展趋势。

关键词：室温电沉积铝镁合金沉积体系影响因素

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