电镀与精饰

镍电沉积界面层流/气泡-形核生长模拟研究

2024年07月15 00:00

为探明镍电沉积过程中电沉积基体 / 电沉积液界面低流速层流场内电沉积副反应产生的气泡演变规律、 Ni ²⁺ 浓度场变化和镍晶体形核及生长特点，建立了电场、低流速层流场、浓度场、气泡 / 沉积液 / 镍晶体多相场的气泡 / 层流 - 镍晶体形核生长模型，并利用有限元方法计算该模型。结果表明，当形核前的气泡从镍基体脱附到浓度扩散层边界时，在气泡脱附位置周围气泡迎流区和背流区的基体表面镍以瞬时形核方式形核，当离开 Ni ²⁺ 浓度扩散层后，其产生的低 Ni ²⁺ 浓度区与层流对流和 Ni ²⁺ 扩散作用使镍晶体沿 Ni ²⁺ 流动最大方向择优生长，在气泡迎流区的枝晶高度最高。与此不同，形核后的气泡从镍基体脱附到浓度扩散层边界时，气泡产生的涡流只能使已经形核的晶体不均匀生长；当离开 Ni ²⁺ 浓度扩散层后，随后镍晶体以枝晶形式生长，沿 Ni ²⁺ 流动最大方向枝晶的生长速度最快。

热处理对电沉积Ni-S合金微观组织和析氢性能的影响

2024年07月15 00:00

电解水制氢是目前最有望替代矿石燃料制氢的技术，低成本且高效的析氢电极是限制电解水制氢大规模应用的瓶颈问题，而 Ni-S 合金具有易制备和高活性等优点，作为电解水的阴极材料具有极大的潜力。通过电沉积法在泡沫镍表面制备了非晶 Ni-S 合金，研究了 Ni-S 合金的晶化行为对其析氢性能的影响，热处理促使非晶 Ni-S 合金镀层再结晶转变为以 Ni ₃ S ₂ 和 Ni 为主的结晶层，电化学分析结果表明热处理减少非晶 Ni-S 合金镀层的析氢活性位点，增大氢气从 Ni-S 合金表面脱附难度，显著削弱 Ni-S/NF 电极的电化学析氢性能。

汽车用镁合金的表面改性及耐蚀性能研究

2024年07月15 00:00

采用旋涂法在汽车用镁合金表面制备了 4 种改性涂层（不含有机改性硅酸盐涂层和有机改性硅酸盐涂层），对比分析了改性涂层的显微形貌以及在 3.5% NaCl 溶液中浸泡不同时间后的耐腐蚀性能。结果表明，相较镁合金基体，浸泡前的不含有机改性硅酸盐涂层 A 试样和浸泡 1 d~9 d 的涂层试样的腐蚀电位都正移，腐蚀电流密度明显减小，涂层 A 的耐腐蚀性能明显优于镁合金基体； 4 种改性涂层的腐蚀电位都相较镁合金基体发生正向移动，且有机改性硅酸盐涂层（涂层 B 、涂层 C 和涂层 D ）的腐蚀电位都比涂层 A 更正、腐蚀电流密度相较涂层 A 更小，腐蚀电流密度从小至大顺序为：涂层 C< 涂层 D< 涂层 B< 涂层 A< 基体。随着浸泡时间的延长， 4 种改性涂层的腐蚀电流密度都在增加，但相同浸泡时间下，涂层 B 和涂层 C 的腐蚀倾向相比涂层 A 更小、腐蚀速率相比涂层 A 较慢，且涂层 C （ KH - 570/BTMSE=3/2 ）具有最佳的耐蚀性能。

AZ31B镁合金表面电化学沉积LDH涂层及其耐腐蚀性能研究

2024年07月15 00:00

为提高 AZ31B 镁合金的耐腐蚀性能，优化了原位电化学沉积层状双金属氢氧化物（ Mg-Al-LDH ）涂层的工艺参数。配制了不同浓度的溶液，用原位电化学沉积方法在 AZ31B 表面沉积了一层 LDH 涂层，用硬脂酸修饰后得到 SA-LDH 复合涂层。测试了其微观组织和化学成分，利用电化学极化和交流阻抗（ EIS ）实验表征了涂层的耐腐蚀性，确定优选的电化学沉积工艺对其组织性能的影响。结果表明：优选的溶液浓度为 0.05 mol/L 时，所得涂层表面多孔，与基体结合良好。 X 射线衍射能谱（ XRD ）中存在 LDH （ 003 ）与（ 006 ）两个特征峰。极化曲线显示 LDH 涂层腐蚀电流密度为 9.21×10^-6 A/cm ² ，与无涂层镁合金相比降低两个数量级， SA-LDH 涂层的腐蚀电位提升到 - 1.33 V 。在 3.5 wt.% NaCl 溶液浸泡后的 LDH 涂层交流阻抗显示阻抗模值和频率增加，表现出较好耐腐蚀性。添加硬脂酸可以在涂层表面形成一层超疏水薄膜，能够有效地阻碍腐蚀介质 Cl ^- 对 AZ31B 镁合金的渗透侵蚀。

一种结构仿生防污涂料的制备

2024年07月15 00:00

仿生防污涂料是通过模拟海洋生物的皮肤和结构，或者提取海洋生物体内的防污物质制备出的防污涂料。本文采用简单盐溶解法，通过模拟软珊瑚上层透明层和下层多孔层的复合结构，以不同方式添加软珊瑚体内的防污化学物质糖精、加巴喷丁和正癸酸，制备了组成不同的仿生防污涂料，并对涂料的防污性能进行了研究。研究结果表明，糖精∶加巴喷丁∶正癸酸为 47 ∶ 23 ∶ 25 样品的压缩模量最小，糖精∶加巴喷丁∶正癸酸为 42 ∶ 33 ∶ 25 样品和糖精含量为 0.01 g 的样品压缩模量次之。压缩模量越小，越容易变形。糖精∶加巴喷丁∶正癸酸为 47 ∶ 23 ∶ 25 样品的透明层和多孔层的表面能最小，分别为 22.2 mJ/m ²和 16.0 mJ/m ² 。糖精∶加巴喷丁∶正癸酸为 42 ∶ 33 ∶ 25 样品和糖精含量为 0.01 g 样品的透明层和多孔层的表面能次之，分别为 22.7 mJ/m ² 、 22.9 mJ/m ² 和 16.1 mJ/m² 、 16.5 mJ/m ² 。表面能越小，疏水性越好，防污性能越好。对样品进行了抗污渍实验和静态抑菌实验，研究表明：和加入单一防污组分的仿生防污涂料相比，将三种防污组分全部加入的仿生防污涂料具有更好的防污效果；加入糖精的样品比加入其它单一防污组分的样品防污效果更好。

2060铝锂合金化学铣切工艺优化及表面质量改善

2024年07月15 00:00

针对铝锂合金化铣过程中含锂相的溶解过快导致表面粗糙度高的问题，借助三维显微镜、动电位极化测试等手段研究了 Na 2 CO 3 及苯环类添加剂 RA-8 对 2060 铝锂合金化铣速度、表面粗糙度及溶解行为的影响，优化了化铣配方。结果表明：单一 Na ₂ CO ₃即可抑制含锂相的溶解，其与 RA-8 的协同作用可进一步改善表面质量，且对化铣速度的影响较小；针对 2060 铝锂合金，较优的化铣参数为： NaOH 160 g/L ， Na ₂S ₃0 g/L ，三乙醇胺（ TEA ） 50 g/L ， Na ₂ CO₃ 0.5 mol/L ， RA-8 0.4 g/L ， Al ³⁺ 0~70 g/L ，温度为 90 ℃ 。在此条件下化铣试样表面粗糙度（ R a ）为 0.95~1.21 μ m ，腐蚀速度为 20~50 μ m/min 。

氧化铝陶瓷封装外壳电镀爬金缺陷分析与解决

2024年07月15 00:00

针对焊接框架引线类陶瓷封装外壳电镀后爬金缺陷，采用扫描电子显微镜和能谱仪对电镀前的陶瓷外壳进行了分析。结果表明，在烧结和钎焊过程分别在陶瓷表面上引入了钨粉和焊料，在显微镜下无法筛选去除导致电镀后爬金。在增加了烧结工装的清洗和电镀前处理以及退火后，爬金缺陷得到有效解决。

N，N’-亚甲基双丙烯酰胺与OP-10对Q235钢在1 mol/L HCl中的缓蚀作用

2024年07月15 00:00

针对在酸洗工况下金属的腐蚀问题，为解决单一缓蚀剂的成本高、效率低的问题，在 N ， N’ - 亚甲基双丙烯酰胺（ NN ）的最佳缓蚀浓度基础上将其与 OP-10 复配（ N&P ），采取失重实验、电化学实验、表面分析和理论模拟的方法，研究了 NN 和 N&P 缓蚀剂对 Q235 钢在 1.0 mol/L HCl 溶液中的缓蚀性能。结果表明：在 30 ℃ 条件下， NN 的交流阻抗谱、动电位极化曲线和失重实验所得的最佳缓蚀率分别为 73.32% 、 85.57% 、 77.46% ，而将 NN 与 OP-10 复配后的缓蚀效率分别提升至 92.34% 、 96.26% 、 90.14% 。量子化学表明： N&P 吸附位点主要为 OP-10 分子中的大 Π 键和 C - O 键以及 NN 分子中的 C=O 键、 C=C 键、 C - N 键，具有较好的协同效应。

建筑用钢表面镀层制备与耐蚀性能研究

2024年07月15 00:00

为了提升建筑用 Q345 钢的表面耐蚀性能，采用化学镀的方法在建筑用钢表面制备了 Ni-P 和 Ni-P-PTFE （聚四氟乙烯）复合镀层，考察了 PTFE 乳液浓度对表面镀层显微形貌和耐蚀性能的影响。结果表明， Ni-P 镀层和 Ni-P-PTFE 镀层中均可见非晶态结构，在镀液中加入 PTFE 后 Ni-P-PTFE 镀层中还形成了 Fe 3 C 和 P 4 S 3 相。在镀液中加入不同浓度 PTFE 乳液后， Ni-P-PTFE 镀层的 Ni/P 原子比有不同程度降低（介于 4.08~5.04 ），但随着 PTFE 乳液浓度增加，镀层中 F 元素含量逐渐升高、 Ni/P 原子比逐渐增大。 PTFE 乳液浓度为 0.4 mL/L 时 Ni-P-PTFE 镀层表面较为平整、光滑，镀层表面由于脱氢反应而形成的微孔消失。不同浓度 PTFE 乳液的 Ni-P-PTFE 镀层的耐蚀性能都优于 Ni-P 镀层，且 PTFE 乳液浓度为 0.4 mL/L 时镀层的耐蚀性最好，在建筑用 Q345 钢表面制备 Ni-P-PTFE 镀层可以获得良好的耐蚀性，适宜的 PTFE 乳液浓度为 0.4 mL/L 。

热震对银-铝复合材料组织和性能的影响

2024年07月15 00:00

采用电镀的方法在铝合金表面制备银镀层，对银 - 铝复合材料试样进行热震试验。利用金相显微镜、显微硬度计研究热震试验对材料形貌及力学性能的影响。结果表明，热震试验保温时间 30 min 后，相较于未热震试验的硬度无明显变化，随着保温时间的延长，铝基体和银镀层硬度大幅降低；且加热后空冷银镀层的硬度略高于水冷银镀层的硬度；同时，热震试验 190 ℃ 、 30 min 后基体晶粒细化，而热震试验 190 ℃ 、 2 h 后晶粒有长大趋势。

激光熔覆再制造镍基合金层的组织和性能研究

2024年07月15 00:00

采用激光熔覆再制造技术在 316L 基材上开展多层镍基合金梯形槽试验研究，分析了修复区的物相组成和显微组织结构，研究了修复区的组织变化对熔覆层的显微硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明，修复区与基材呈现良好的冶金结合，其结合区的组织主要为胞状晶和柱状晶，熔覆层内的组织主要为柱状晶和等轴晶；晶粒内部具有较高的位错密度且以小角度晶界为主；修复区的平均显微硬度约为基材平均显微硬度的 2.23 倍；相较于基材，修复区具有更好的耐腐蚀性能。

基于物联网的电镀铬镍混合废水浓度监控系统

2024年07月15 00:00

监测废水中的铬和镍浓度有助于早期发现和处理潜在的问题，减少对自然环境和水资源的污染风险。为此，设计了基于物联网架构的电镀铬镍混合废水浓度监控系统。在指挥层中使用 LoRaWAN 通信方式连接电化学传感器和监控系统，监控系统可以实时采集废水中的铬和镍浓度数据。在网络层中使用箱线图对指挥层中采集的数据进行异常值识别，并去除这些异常值。为保证数据的安全性和稳定性，通过物联网技术中的监控系统软件协议代码将数据传输至云平台。在云平台中利用孤独森林算法对传输到云平台的数据进行模式识别和监测，通过感知层将废水浓度数据以可视化的形式展示出来，使用户能够直观地了解混合废水的浓度情况。实验结果表明，本文系统的监测准确度保持在 95% 以上，且数据传输效率保持在 96% 以上，具有较高监测准确度的同时具有良好的运行性能。

纳米复合智能防腐涂层在金属表面上的应用研究

2024年07月15 00:00

智能防腐涂料能可有效地提高金属的使用寿命，因而具有自愈功能的智能防腐涂料越来越受到人们的重视。概述了 pH 响应、光刺激响应、离子响应等不同触发机制的纳米智能防腐机制研究，总结了不同金属表面纳米复合智能防腐涂层研究进展，最后提出金属表面智能自修复防腐涂层发展所面临的挑战和未来发展前景。

氯离子在局部电化学中对铜电沉积的影响

2024年07月15 00:00

局部电化学沉积（ LECD ）制造金属微结构是一种非常便捷和经济的方法。用 20 μ m 直径微阳极来研究 Cl ^- 浓度在 LECD 上对铜微柱形貌、直径、沉积速率等的影响。 Cl ^- 使铜离子先还原为亚铜离子，然后再还原成铜，能促使铜微柱沉积速率提高，进而可调控铜微柱形貌质量，提高沉积效率。在铜还原过程中氯化亚铜会在铜微柱表面形成，并发生歧化反应，使铜微柱表面产生孔隙、粗糙形貌，而过高 Cl - 浓度会形成氯化亚铜结晶，增大铜微柱直径。受高电流密度和高氢离子浓度影响，在铜微柱内部无法沉淀氯化亚铜。 Cl ^- 浓度所对铜微柱形貌、沉积速率等的影响为 Cl - 与其它添加剂在 LECD 上协同应用提供了参考。

灯丝型辅助离子源的设计及其对薄膜参数的改善研究

2024年07月15 00:00

为了以较低成本的技术提高磁控溅射沉积薄膜的纯度、致密性和均匀性，设计出一种可以活化氧气的双腔室直流加热灯丝型辅助离子源。通过实验改变辅助离子源的工作参数，探究其对磁控溅射镀膜机所沉积薄膜的光学参数的影响。通过对比不同工艺条件下所沉积薄膜的透过率、折射率、基板上膜层不同位置的相对厚度，最终证明设计提出的辅助离子源可以一定程度改善 Ta2O5和 SiO2单层镀膜的透过率、折射率以及均匀性，提升了原磁控溅射镀膜机的镀膜质量和有效镀膜面积，对提高镀膜生产效率具有一定指导意义。

齿面锈蚀对齿轮磷化质量的影响

2024年07月15 00:00

齿轮磷化是齿轮常用的一种表面处理方式。某型变速器磷化后齿轮在极限性能试验及耐久试验过程中发生了齿轮轮齿折断及齿面剥落的失效现象。通过宏观及微观形貌测试，发现齿面有直径 50 μ m 以上，深度 50 μ m 左右的凹坑；通过工厂现场调查及后续试验分析，确定是齿轮流转过程中发生锈蚀导致齿面凹坑，继而在磷化过程中保留凹坑，最终导致齿轮试验中失效。

铝合金电镀金鼓包原因分析及解决措施

2024年07月15 00:00

铝合金零件镀金层出现鼓包故障，扫描电镜结果显示鼓包位置有晶间腐蚀形貌，沿晶腐蚀与表面贯通。镍层在局部位置沿晶裂纹渗入到基体内，且在沿晶裂纹内存在 P 元素。说明沿晶腐蚀在镀镍前已经存在，电镀后晶间腐蚀处被镀层覆盖，因此在结合力检测过程中，在晶间腐蚀产生应力的作用下，该处形成鼓包现象。机械加工和电镀过程中采取一系列防锈措施后，解决了该故障。

紫外分光光度法测定电镀锡板表面涂油量

2024年07月15 00:00

涂油量是电镀锡板产品关键指标之一。通过对有机萃取剂、吸收波长、校准曲线等研究，建立了紫外光度法测定电镀锡板表面涂油量检测方法。选择正庚烷作为有机萃取剂，吸收波长为 270 nm ，油质量浓度在 10.00~ 100.00 mg/L 范围内，吸光度与涂油质量呈线性关系，线性回归方程为 y= 121.710 x+ 0.965 。应用该方法检测电镀锡板表面涂油量，检测结果相对标准偏差为 ? 2.81% ～ 2.57%% ，加标回收实验回收率为 97.2% ～ 103.2% 。该方法与重量法比对，检测结果无显著性差异，完全满足电镀锡板表面涂油量指标监控要求。