金属镍是一种综合性能优良的材料,常用于制备镍基合金和镍基涂层。单一的镍基涂层也有一定局限性,某些应用场合可能会有硬度方面的欠缺,而硬质颗粒增强镍基涂层能够把硬质颗粒的高硬度高耐磨性能与金属镍的优良金属特性结合起来,获得的复合涂层具备两者的优势,同时还保证涂层的结合强度。常用到的高硬耐磨的增强相材料主要有SiC,Al2O3,WC,ZrO2,Cr2O3,TiO2和Si3N4等等。
Chang等人分别采用直流电、脉冲电和脉冲反转电沉积了Ni/Al2O3镀层,并将这些涂层在800℃的盐浴中进行腐蚀试验。通过SEM,XRD和EDS分析发现,三种镀层的腐蚀都比较严重,在涂层的表面形成了一层结合很弱的腐蚀层。此外,还在涂层与基体界面发现了富C1区。随着Al2O3含量的增强,三种涂层的耐蚀性能都有了提高。三种涂层中,脉冲反转电流制备的镀层耐蚀性最好,直流电制备的镀层的耐蚀性能最差。SEM分析发现脉冲反转电流镀层中的Al2O3分布均匀,有利于提高Ni/Al2O3复合镀层的耐蚀性能。
Daemi等人向电沉积Ni-Al涂层中等离子渗氮制备AlN增强Ni-Al复合涂层。研究发现电沉积涂层中Al含量随电流密度的提高而增加,同时涂层的粗糙度增加,Ni-Al涂层的硬度和耐蚀性能均比镍涂层要低。等离子渗氮过程中,在涂层中形成A1N,使涂层表面的粗糙度增加,同时,AlN增强Ni-Al复合涂层的硬度和耐蚀性都比Ni-Al涂层要好。分析发现,涂层中的Al和AlN尺寸较小,并没对Ni的晶粒大小产生影响。
Dong等人采用激光熔覆的方法,将Ni,Nb和石墨粉体在钢的基体上制备了原位形成的NbC增强的基涂层。SEM观察复合涂层的厚度为0.8mm,涂层主要由NbC和y-Ni组成。激光熔覆过程中原位生成NbC主要有四边形状、簇状和花瓣状。硬质耐磨的NbC颗粒均匀分布在复合涂层中,使硬度较纯Ni涂层提高38%,滑动磨损率下降32%。
Grinys等人采用真空等离子喷涂的方法制备了YSZ-NiO增强的镍基涂层,通过控制Ar和H2流量来控制涂层中各物相的含量。XRD分析发现涂层的主要物相是c-YSZ,c-NiO和c-Ni。当H2流量增大时,涂层中的c-YSZ和c-Ni增多。电导率测试发现不同的Ar和H2流量时涂层的电导率和导电机制不同,当涂层中的Ni含量超过8wt.%时,涂层的电阻率显著降低。对涂层的表面和截面进行SEM分析发现涂层为多孔的层状结构。
Lee在镍的电镀液中分别加入了粒径为20~30nm和1~m的Al2O3颗粒,制备具备耐磨耐蚀性能的微米/纳米结构Al2O3颗粒镍基镀层。随着电镀液中颗粒的增加,镀层中的颗粒质量分数也相应变大,镀层的硬度、耐磨和耐蚀性能。加入纳米Al2O3颗粒的镀层比加入微米颗粒的分布更均匀,致密度更高。因而,利用纳米颗粒增强镍基镀层能获得更好的性能。
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