电沉积新型纳米复合MCrAl(Y)涂层的研究进展

热生长保护性Cr2O3膜或Al2O3膜的MCrAlY涂层,因其与高温金属结构材料的物理相容性好,被广泛用于航空航天等领域的热端结构件的高温防护。目前主要采电子束物理气相沉积、磁控溅射、离子镀、热喷涂等物理方法制备。系统总结了采用纳米复合电沉积技术制备新型纳米复合型MCrAlY涂层的相关研究工作,对其中涉及的纳米复合电沉积和“电泳+电沉积”2种不同的制备方法进行了介绍,概述了基于MCrAl(Y)纳米复合涂层结构特征的选择性氧化模型,阐明了这类涂层相较于传统MCrAlY涂层具有更加优异的抗高温腐蚀性能的“纳米尺寸效应”,重点评述了涂层的组成结构与其高温腐蚀行为之间的关联,以及在此基础上构建的代表涂层成分与表面氧化膜类型关系的涂层氧化图,最后提出了该技术后续可拓展应用于涂层/金属-陶瓷扩散障体系的一体化制备,并对这种新型的纳米复合MCrAlY涂层的未来研究方向与应用前景进行了展望。     

现代刀具涂层制备技术的研究现状

刀具涂层是一种机床工具行业的重要材料,其性能直接影响数控机床的机械加工精度.概述了刀具涂层材料的特点、要求及涂层制备技术的发展,分析了化学气相沉积法、物理气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法及溶胶-凝胶法等几种涂层制备方法的优缺点.结合国内外刀具涂层的研究现状及发展趋势,指出在大力发展化学气相沉积涂层和物理气相沉积涂层技术的同时,开发两者相结合的新型工艺,推动国内刀具涂层技术的快速发展.     

兰州化物所一种超疏水超亲水转换涂料获发明专利

正中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研究发展中心复合润滑材料研究组采用简单方法成功制备出一种超疏水-超亲水转换涂料,该项技术已获得国家发明专利授权。研究人员制备了聚四氟蜡/氟化碳纳米管复合涂层,通过不同的加热温度能够调节涂层的表面化学成分和微结构,从而实现涂层表     

石墨烯在涂镀层防腐领域的应用研究及进展

石墨烯作为新型材料,具有优异的化学稳定性、极好的导电性及可增强树脂附着力和无二次污染等综合性能,成为诸多工业应用领域的研究热点。首先,简要概述了近年来石墨烯分散性的发展历程,分散方法主要以物理和化学分散法为主,并对两种方法的弊端进行了分析和讨论,得出两种方法在分散过程中都会引入缺陷及结构受损。其次,概述了石墨烯的两种防腐机理,第一种机理是石墨烯片状结构堆叠形成致密物理阻隔层,第二种机理是依靠石墨烯良好的导电性,给涂镀层提供良好的导电循环通路,赋予涂镀层良好的电化学保护性能。然后,对石墨烯在薄膜防腐领域和水性有机防腐涂料功能化填料应用等方面进行了详细介绍,比较了各类复合涂料制备方法的优缺点并提出了改进策略,分析得到了石墨烯增强有机涂料附着力的同时,还提升了有机涂料的物理屏蔽性能、力学性能和防腐性能。另外,介绍了石墨烯作为增强相在金属微粉镀层中的应用,通过电沉积和化学沉积法,在基体表面沉积石墨烯金属微粉复合镀层,复合镀层中的石墨烯具有极好的化学稳定性,抑制了镀层的腐蚀速率。最后,基于上述石墨烯在涂镀层中的作用及机械镀工艺,提出了"石墨烯-锌"的研究概念,并从分散稳定性、环保性、经济性、适用范围、产业标准化等方向,提出了石墨烯在防腐材料领域里的发展趋势及研究建议。     

UPDHES电泳涂层材料的制备及其防腐性能

目的研究电泳沉积条件及光交联对沉积胶束制备涂层形貌、性能的影响。方法首先通过自由基聚合制备可光交联双亲性丙烯酸酯共聚物(UPDHES),通过全反射红外、氢核磁共振(1H-NMR)对共聚物进行结构表征。然后,将可光交联双亲性丙烯酸酯共聚物在选择性溶剂中自组装形成胶束纳米粒子溶液,利用纳米粒度分析仪、透射电子显微镜(TEM)对胶束粒子的粒径和形貌进行表征。最后,以上述胶束溶液为沉积液,控制不同沉积条件,通过电泳沉积在316L不锈钢表面制备光交联涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)研究了电泳沉积条件及光交联对涂层形貌及性能的影响。同时,通过电化学工作站研究不同条件制备的涂层在1 mol/L HCl中的耐腐蚀性能。结果当沉积电压为5 V、沉积时间为3min时,电泳沉积制备的涂层表面光滑,具有较好的致密性和均一性,此时涂层的自腐蚀电位为-0.36 V,远高于不锈钢(-0.43 V),耐腐蚀性能最优。光交联后,涂层的附着力由2级增加至1级,自腐蚀电位增加至-0.34 V,耐腐蚀性进一步提高。结论电泳沉积胶束制备光交联涂层过程中,沉积时间、沉积电压均存在一最优值,此时制备的涂层结构完整,耐腐蚀性能最好。光交联可进一步提高涂层的耐腐蚀性能。     

金属有机框架材料在防腐涂层中的应用进展EI北大核心CSCD

金属有机框架材料是由金属离子和有机配体自组装而成的多孔配位聚合物,具有大比表面积、结构功能可调、高孔隙率、高表面活性等优势,金属有机框架材料在金属防腐领域表现出巨大的应用潜力,然而还少有相关的研究综述,有必要对目前金属有机框架材料在金属表面防腐涂层领域的研究成果进行综述。系统总结近年来该领域的相关研究成果,以金属有机框架材料的自身特性和防腐机理为出发点,分类概述金属有机框架材料功能性填料在防腐涂层中的应用以及防腐转化膜材料的最新研究。相关研究结果表明:金属有机框架材料作防腐涂层的功能性填料或防腐转化膜能极大增强对金属的防腐保护,金属有机框架材料功能性填料可改善涂层的致密度与相容性,作为理想容器负载活性剂实现了涂层的自修复、腐蚀自预警等功能性;另外,直接在金属表面制备金属有机框架材料防腐转化膜实现了涂层的主动防护(物理阻隔效应)和被动防护(响应释放缓蚀剂),将金属有机框架材料应用在防腐涂层中增强了对金属的防护性能,延长了金属基体的使用寿命。讨论了金属有机框架材料在应用过程中存在的问题并提出可行的解决途径,对金属有机框架材料在金属防腐涂层领域的应用前景和发展方向进行展望。     

TiB_2硬质相增强50Co金属陶瓷粉末与耐磨损腐蚀涂层

将质量比为1∶1的TiB2硬质相和Co粘结相通过机械合金化球磨方式制备TiB2-50Co金属陶瓷复合粉末,将所获得的复合粉末通过超音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面制备TiB2-50Co金属陶瓷涂层,研究不同球磨时间粉末颗粒的组织结构,采用XRD分析TiB2-50Co金属陶瓷粉末与涂层的物相,研究涂层组织结构、耐磨损和耐熔融铝硅腐蚀性能。结果表明,TiB2硬质相与Co粘结相界面结合良好,当随着球磨时间的延长,Co粘结相塑变成长条形,复合粉末颗粒TiB2硬质相与Co粘结相呈层状结构。涂层组织较为致密,呈典型的层状结构;涂层的主要物相与粉末相同,主要为TiB2和Co两相;经过耐磨损实验发现,涂层具有良好的耐磨损性能。经过60 h熔融铝硅腐蚀后发现,涂层具有良好的耐熔融铝硅腐蚀性能。     

光固化复合电泳涂层材料的制备及其传感性能

目的 研究电泳沉积条件及光交联对氧化石墨烯与胶束共沉积制备的生物传感涂层形貌、性能的影响。方法 首先通过光敏单体甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）改性生物大分子γ-聚谷氨酸制备可光交联的大分子γ-PGA-HEMA。然后,将光敏大分子与辣根过氧化酶（HRP）在溶液中静电自组装制备功能性纳米粒子溶液,利用纳米粒度分析仪、透射电子显微镜（TEM）对纳米粒子的粒径和形貌进行表征。随后,诱导复合纳米组装体与前驱体氧化石墨烯（GO）共组装制备多组分复合沉积液。最后,在上述复合沉积液的基础上进行电化学还原GO,控制不同沉积条件,通过电泳沉积法在玻碳电极表面制备具有特异性识别功能的生物传感涂层,利用扫描电子显微镜（SEM）、电化学工作站等研究了电泳沉积条件及光交联对涂层形貌及性能的影响。结果 当沉积电压为1.5 V,沉积时间为120 s,GO质量浓度为0.1 mg/mL时,电泳沉积制备的涂层表面光滑,具有较好的致密性和均一性。光交联后,涂层的致密性和稳定性进一步提高,此时该涂层对过氧化氢（H2O2）具有良好的电流响应。结论 电泳沉积复合共组装胶束制备光交联涂层过程中,沉积时间、沉积电压、GO含量均存在最优值,最优值下制备的涂层结构完整,致密性最好。光交联可进一步提高涂层的稳定性,生物传感性能最好。     

具有"层中层"结构的Zr/[Al(Si)N/CrN]涂层制备及其在海水环境中腐蚀磨损特性

采用多弧离子镀技术制备了不同调制比的交替多元多层Zr/CrAlSiN复合涂层,通过交替沉积与间歇性接近不同靶材相结合的方法获得了Zr/[Al(Si)N/CrN]"层中层"结构,并对复合涂层的力学性能、无腐蚀时的摩擦磨损性能、无摩擦磨损时的腐蚀性能及海水环境中的腐蚀磨损性能进行了研究.结果 表明:该结构设计对涂层生长缺陷...     

发电锅炉材料与防护涂层的磨蚀机制与研究展望

作为目前主要的电力供应设备和CO₂排放场所,随着“碳达峰-碳中和”目标的提出,燃煤发电锅炉逐渐向零碳/低碳排放的生物质发电锅炉和生物质-燃煤混烧发电锅炉方向发展。燃煤及生物质中含硫、含氯组分的腐蚀及磨损行为对锅炉安全长效运行构成严重威胁,因此,沉积防护涂层成为提高锅炉耐蚀耐磨性能的便捷高效手段。本文综述了目前燃煤锅炉、生物质锅炉及生物质-燃煤混烧锅炉基体材料和防护涂层在高温腐蚀及冲蚀磨损方面的研究成果,针对燃煤及生物质燃烧环境,总结了高温硫酸盐腐蚀及碱金属氯化物腐蚀机理,阐述了生物质-燃煤混烧环境中灰沉积-冲击机制,介绍了目前锅炉基体材料的应用现状,归纳了在腐蚀和磨损不同环境下合金涂层、陶瓷涂层、金属陶瓷涂层的设计原则、制备方法及应用现状。指出了当前锅炉防护研究亟待解决的问题,包括：热腐蚀机理研究不深入,缺乏准确的腐蚀-磨损预测模型,防护涂层种类较少。最后,提出采用材料基因组工程及机器学习方法来加速材料研发,开展腐蚀-磨损机理及多因素耦合模型的研究,同时强调粉末合成设计-涂层结构设计-服役性能评价一体化研究对新型防护涂层研发的重要性。     

地面重型燃气轮机及其热障涂层的研究进展与发展趋势

国际公认的重型燃气轮机制造尖端技术之一—热障涂层技术,高温下通常面临CMAS(CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂)腐蚀、氧化、相变与烧结等问题,其抗CMAS腐蚀性等关键性能极大地影响涂层寿命,提高热障涂层的性能刻不容缓。对重型燃气轮机用热障涂层的研究进展与发展趋势进行全面总结与分析。首先介绍国内外重型燃气轮机的现状及发展趋势、热障涂层的系统结构、材料和几种典型的制备工艺,然后针对高温下燃气轮机热障涂层遇到的一些问题,对其隔热性、抗氧化性及抗热震性等关键性能的研究进展进行综述,最后分类详述热障涂层的CMAS腐蚀机理及其防护研究进展。综述热障涂层的几种关键性能,提出热障涂层的性能与其材料、结构及制备工艺密切相关,据此总结归纳提高热障涂层性能的方法,为热障涂层性能的提高提供参考依据,以弥补燃气轮机热障涂层领域目前缺乏这类综述文章的不足。     

热障涂层先进结构设计研究进展

随着航空航天技术的不断发展,不断提高的涡轮前进口温度及恶劣的使用环境对镍基高温合金的使用性能提出了更高的要求。热障涂层是一种应用于涡轮发动机热端部件的表面技术,通过沉积在镍基高温合金表面,降低合金表面的温度。概述了采用传统单层层状氧化钇部分稳定氧化锆热障涂层的优势,包括较低的制备成本、便捷的制备方式及较低的层间热膨胀失配应力。同时,归纳了单层层状热障涂层在高温环境下存在的问题,包括氧化锆相变与烧结造成的涂层失效,以及热膨胀系数和断裂韧性较差的新型陶瓷材料无法直接制备在黏结层表面。在此基础上重点综述了近年来热障涂层先进结构设计的研究进展,包括双层层状结构、柱状结构、垂直裂纹结构及复合结构热障涂层,其中复合结构包括激光表面改性结构、梯度涂层结构及粉末镶嵌结构热障涂层。针对各种先进结构热障涂层,分别从微观结构、热震寿命、涂层内部应力、耐腐蚀性能、抗氧化性能等方面进行了归纳,并总结了各先进结构热障涂层现阶段发展的不足之处。最后展望了热障涂层先进结构设计的发展方向。     

荧光探针在涂层中的应用及机理研究进展

随着现代科技的发展，对涂层性能提出了越来越高的要求，其应用环境也越来越苛刻，如腐蚀、高温和特殊识别等环境。在涂层中引入荧光探针是解决上述问题的重要途径。概括了荧光探针在涂层中的研究进展，并重点介绍了荧光探针在防腐涂层、热障涂层和防伪加密涂层中的应用和机理。将荧光探针用于防腐涂层，可赋予涂层特殊功能，可针对腐蚀起到自预警作用，重点介绍了pH响应型荧光探针、腐蚀离子响应型荧光探针、机械触发响应型荧光探针等在防腐涂层领域的作用机理;将荧光探针用于热障涂层，主要用于监测和分析高温环境，在紫外/可见光源激发下，通过测量磷光层发出的与温度相关的磷光信号来监测热障涂层的温度;将荧光探针用于防伪加密涂层，使得防伪加密涂层在特定条件下可以响应并发出荧光，可用于信息的加密存储、贵重物品的防伪识别等。重点介绍了热敏变色防伪涂层、光敏变色防伪涂层、湿敏变色防伪涂层、压敏变色防伪涂层的机理。指出了目前基于荧光探针的涂层仍存在的问题，并对未来的发展方向进行了展望。     

建筑装饰材料智能修复涂层制备方法探析

随着社会经济的发展,建筑装饰材料的使用不可或缺,其长久性和稳定性受自然环境腐蚀的考验。施加涂层是有效的防腐手段,解决自修复涂层稳定性和长久性的问题也是防腐科学研究和实际应用的前沿。综述了几种常见的自修复涂层的制备及防腐机制:外援型自修复涂层,在涂料中添加含成膜物质/缓蚀剂的微胶囊,当涂层受到机械冲击后胶囊随之破裂并释放成膜物质/缓蚀剂,形成保护膜或抑制电化学反应保护金属基底;本征型自修复涂层,其涂层基质对环境因素敏感,在环境刺激下通过恢复涂层基质聚合物网络中内在化学键和/或物理构象而修复涂层,其主要包括动态键型和形状记忆型自修复涂层;多重自修复涂层,通过将含有成膜剂/缓蚀剂的微胶囊掺进可恢复涂层基质聚合物中,使其兼顾外援型和本征型自修复涂层的性能。总的来说,自修复涂层的防腐机制主要是通过在涂层中添加缓蚀剂/成膜物质或使涂层恢复活性来抑制涂层下的金属电化学腐蚀,目前建筑装饰用的自修复防腐涂层已逐步应用到建筑防腐工程中,但仍需要在多个方面进行更加深入的研究,多重自修复涂层是未来自修复涂层研究和应用发展的方向,其长效稳定性及制备工艺是主要的科学问题。     

MCrAlY涂层的研究进展

随着发动机的服役温度日益升高,工作环境日益恶劣,涡轮叶片极易在高温环境中氧化,大大降低了叶片的使用寿命。如何在低成本下制备保护性能好的高温防护涂层,是当前国内外研究的重点。MCrAlY包覆涂层可分为NiCrAlY涂层、CoCrAlY涂层和NiCoCrAlY涂层,这3类涂层的抗氧化性能和抗腐蚀性能较好,又有很好的塑韧性和抗热疲劳性能,因此可作为涂层或热障涂层的黏结层材料。综述了涂层中主要元素(Al、Cr、Co、Y)、掺杂合金元素(Ta、Re、Si、Pt)、涂层制备工艺和预处理工艺对MCrAlY涂层性能的研究进展。结果表明,可以通过调节MCrAlY涂层的成分来实现涂层性能的调控。向MCrAlY涂层中掺入Si、Ta和Re等活性元素,可显著提高涂层的抗高温氧化性能,以进一步提高发动机的工作效率和满足高温的工作环境需求。总结了采用细化涂层晶粒、掺杂纳米颗粒和制备梯度复合涂层等方法来提高MCrAlY涂层的抗氧化性能和抗腐蚀性能的研究现状,对MCrAlY涂层的发展趋势进行了展望。     

镁合金表面防腐蚀超疏水涂层制备研究进展

镁合金是一种有发展前途的绿色工程金属材料，但其较差的抗腐蚀性能限制了它的大规模应用。对镁合金表面进行超疏水处理，能够极大地提高镁合金的耐腐蚀性能。当超疏水试样浸泡在腐蚀溶液中时，该结构将在腐蚀介质中形成固-气-液界面层，减少镁合金表面与腐蚀介质之间的接触面积，从而降低腐蚀速度。超疏水表面需要满足微纳米结构和低表面能2个必要条件。可以采用二步法或一步法在镁合金表面制备超疏水表面，详细介绍了在镁合金表面构造微纳米结构的方法，包括激光处理、机加工、化学刻蚀、化学镀、电化学沉积、阳极氧化、微弧氧化、水热合成和喷涂等方法。超疏水表面一旦受到机械损伤，微纳米结构无法满足条件，超疏水表面的“气垫效应”消失，腐蚀介质就会直接与微纳米结构接触，因此需要保证构建的微纳米粗糙结构对镁基体具有良好的保护作用并具有自愈功能。通过制备复合涂层，提高下层微纳米结构的自愈合性能，上层涂层的超疏水性与下层涂层的良好物理屏障能力的协同效应可以改善涂层的长久耐腐蚀性能。综述了在镁合金上制备具有良好耐腐蚀性能的复合超疏水表面的方法，并对镁合金超疏水表面防护技术的研究方向进行了展望。     

高功率脉冲磁控溅射制备金属氮化物涂层EI北大核心CSCD

高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)作为目前研究热门的物理气相沉积方法之一,已经在刀具材料、不锈钢、聚合物、复合材料等基体上实现硬质涂层、生物涂层、耐腐蚀涂层、耐高温氧化涂层、绝缘涂层等多种类型涂层制备。通过高功率脉冲磁控溅射与复合方法及后续热处理等工艺方法复合,调节高功率脉冲磁控溅射的脉冲频率、峰值功率、占空比、多脉冲和双极性实现对靶材离化率、等离子体空间分布、涂层沉积速率、相结构、微观结构、元素成分、内应力等等离子体参数和涂层物相结构的调整,以提高基体材料的硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温氧化及生物相容性等综合使役性能。特别是在应用于金属氮化物涂层的制备及性能研究方面,具有巨大的工程应用价值。结合目前硬质涂层材料的应用现状,探讨高功率脉冲溅射技术沉积涂层的特性和技术优势,介绍20多年来高功率脉冲磁控溅射技术在制备单元单层、多元多层、纳米多层与多元复合、高熵合金及含Si、O、C等金属氮化物硬质涂层工艺及性能等方面应用的研究进展。     

钼及钼合金表面高温防护涂层的研究进展

系统总结了国内外关于钼及钼合金表面高温防护涂层的最新研究成果，分析了钼在不同温度区间的氧化特征，并基于涂层组织结构稳定性、涂层缺陷、涂层与基体界面结合强度、界面物理和化学相容性、氧扩散等多方面，概述了钼及钼合金表面高温防护涂层的性能要求。归纳了现阶段应用于钼及钼合金表面的高温防护涂层体系，主要包括单一硅化物涂层、改性的硅化物涂层、硅化物基梯度复合涂层、铝化物涂层、耐热合金涂层和氧化物涂层，重点讨论了涂层的成分和结构对其抗高温氧化性能的影响。同时，对比介绍了钼及钼合金表面高温防护涂层常用的制备方法，主要包括料浆烧结法、包埋渗法、等离子喷涂法、熔盐法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。最后，对钼及钼合金表面高温防护涂层现阶段存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

金属-石墨烯复合涂层研究进展

对石墨烯与各种材料的复合涂层进行了详细的介绍,主要包括金属-石墨烯复合涂层的制备方式、制备工艺、石墨烯的分散性以及石墨烯的添加对涂层性能的影响.电沉积、化学镀和电刷镀等制备方式都可以获得均匀致密的复合涂层,石墨烯的加入细化了涂层的晶粒,使涂层的微观形貌发生了一定的改变.石墨烯作为第二相粒子添加时,机械超声分散效果较差,一般通过添加表面活性剂再配合机械超声分散的方式来分散石墨烯,表面活性剂中的阴离子活性剂与阳离子活性剂配合使用分散效果较好.另外,还有一种保持石墨烯在溶液中浓度动态平衡的方法也有较好的效果.石墨烯作为第二相粒子加入金属涂层中,增强了金属涂层的导热、导电、耐磨、硬度和耐腐蚀等方面性能.最后,分析展望了金属与石墨烯复合涂层的发展趋势.