304不锈钢表面Cr/a-C:H薄膜的制备及其抗腐蚀性能

采用直流反应磁控溅射技术在304不锈钢表面制备Cr/a-C:H薄膜进行表面改性,有望提高其在NaCl溶液中的耐蚀性能。采用Raman光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究了Cr/a-C:H薄膜的微观结构和表面形貌;利用接触角测量仪和动电位极化曲线研究了304不锈钢表面沉积Cr/a-C:H薄膜前后的润湿性和抗腐蚀性能。结果表明:所制备薄膜为Cr_3C_2纳米晶镶嵌非晶碳的典型纳米晶/非晶复合薄膜;薄膜表面光滑、结构均匀致密;沉积Cr/a-C:H薄膜后304不锈钢表面由亲水性转为疏水性,水接触角达到95°;在3.5%NaCl溶液中304不锈钢表面沉积Cr/a-C:H薄膜体系的自腐蚀电位约为-0.06 V,腐蚀电流密度为2.95×10~(-8)A/cm~2,极化电阻为14.07×10~5Ω·cm~2,相比于表面无薄膜防护的304不锈钢,该体系的抗腐蚀性能得到明显提升。     

a-C∶H膜在不同真空度下的摩擦学行为研究

采用非平衡磁控溅射技术在不锈钢及Sip(111)基体上制备了含氢无定形碳(a-C∶H)薄膜,沉积的薄膜表面光滑,硬度高,内应力小,膜/基结合力好。利用球-盘摩擦实验机对薄膜在不同真空度(1.0×105、5.0×10-2、1.0×10-2、5.0×10-3 Pa)下的摩擦学行为进行了研究,结果表明,随着真空度的升高,薄膜的摩擦系数逐渐减小,磨损率逐渐增大。在5.0×10-3 Pa时,a-C∶H膜的摩擦学行为发生突变,此时薄膜的摩擦系数为0.005,而耐磨寿命很短。高真空中,薄膜寿命的突变可能与薄膜脱氢而结构发生变化有关。     

Co~(2+)掺杂聚苯胺复合薄膜的电化学合成及抗腐蚀性能的研究

在含有苯胺(PANI)、硝酸(HNO3)和硝酸钴[Co(NO3)2·6H2O]的溶液中,采用循环伏安法(CV)在不锈钢基底表面制备PANI/Co2+复合薄膜。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等手段对其结构和形貌进行表征。在0.5mol/L H2SO4中,通过循环伏安测试(CV)、交流阻抗(EIS)、塔菲尔(Tafel)曲线对PANI/Co2+复合薄膜的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,不锈钢表面覆盖掺杂态聚苯胺膜后,其腐蚀电位比纯聚苯胺膜时提高,可以显著降低腐蚀电流密度,并且Co2+浓度会影响掺杂态膜的耐腐蚀性。     

氮含量对(BCSiAlCr)Nx薄膜结构和耐腐蚀性能的影响

采用直流磁控溅射技术在Si(100)晶片和304不锈钢上沉积了(BCSiAlCr)N_x薄膜。采用XRD、XPS、TEM和SEM分别分析了薄膜的成分、晶体结构和形貌。利用电化学工作站测试了薄膜的耐腐蚀性能，包括动电位极化试验、恒电位极化试验以及阻抗试验。结果表明，在3.5%NaCl溶液中HE3薄膜样品具有最低的腐蚀电流密度(Icorr)0.031 1μA/cm2和最高的腐蚀电位-37.557 mV；在0.5 mol/L硫酸溶液耐腐蚀试验中，HE3薄膜样品同样具有最低的腐蚀电流密度和最高的腐蚀电位，表现出最优异的耐腐蚀性能。随着薄膜中氮含量的增多，薄膜非晶程度增加，致密性提高，表面缺陷及孔洞消失，耐腐蚀性能改善。研究结果证明，(BCSiAlCr)N_x薄膜在腐蚀防护方面具有潜在的应用前景。     

偏压对Cr-DLC纳米复合薄膜表面形貌和结构的影响EI北大核心

采用线性离子束混合磁控溅射技术制备Cr-DLC纳米复合薄膜,并研究了衬底负偏压对薄膜表面结构和性能的影响。薄膜的成分和结构分别利用EDX和XRD进行表征;薄膜经稀硫酸腐蚀前后表面形貌采用荧光显微镜和原子力显微镜进行了分析;同时,利用接触角测试仪和电化学阻抗对薄膜的亲水性和电化学进行了研究。结果表明:薄膜结构为无定形态,含有少量Cr元素。在零偏压(接地)条件下所制备的Cr-DLC膜,掺入的Cr金属团簇或Cr/C化合物部分镶嵌在无定形碳膜中,暴露在薄膜表面外。经稀硫酸腐蚀后,形成"凹坑"和"针孔"。表面粗糙度变大,接触角(亲水性)变小。电化学腐蚀表现出很强的纯阻抗性;而在偏压条件下制备的薄膜,在稀硫酸腐蚀前后,表面形貌没有明显的变化。同时,薄膜腐蚀前后接触角变化不大,表现出良好的抗电化学腐蚀性能。偏压对Cr-DLC纳米复合薄膜表面形貌的影响可能与DLC膜"亚表面植入"生长模式和薄膜自溅射有关。     

溶胶-凝胶法制备ZrO_2薄膜及其耐腐蚀性与血液相容性研究

采用溶胶-凝胶法在316L不锈钢基底上制备氧化锆(ZrO2)薄膜,薄膜采用分级干燥工艺,经500℃退火制备得到。X射线衍射(XRD)分析了干凝胶粉末的物相结构;扫描电镜(SEM)观察了提拉速度对薄膜表面显微结构的影响;在PBS模拟体液中测试了动电位极化曲线,并对比了试样的耐腐蚀性能;基于接触角测试结果,探讨了薄膜亲/疏水性能,计算了薄膜的表面能及其与血液组分的界面张力。结果表明,500℃退火的ZrO2晶化为四方相结构,以7cm/min提拉速度能制备得到均匀致密的ZrO2纳米薄膜,且具有良好的耐腐蚀性与血液相容性。     

过渡层对含氢非晶碳膜生长的影响

本文利用射频等离子体增强化学气相沉积（RFPECVD）工艺在不锈钢基底上制备了含氢非晶碳膜（a-C：H膜）。在沉积碳膜之前，首先在基底表面预先沉积了Ti／TiC、Ti／TiN和Ti／TiN／TiC等过渡层以提高膜基结合力。利用激光Raman光谱分析了过渡层对a-C：H膜生长过程及膜中sp^3含量的影响。实验结果表明，采用Ti／TiN／TiC过渡层时所制备的a-C：H膜中sp^3含量最多，同时膜基结合力最大。     

基于多孔氧化铝腐蚀的表面结构制备及其疏水性能研究

先采用阳极氧化法在铝基板上制备了多孔氧化铝(AAO)膜,并以铝基AAO膜作为前驱物,采用化学腐蚀溶液分别制备出了具有纳米结构、微米结构和微纳复合结构表面的薄膜材料结构。利用扫描电子显微镜、荧光分光光度计和电子能量色散谱仪等测试手段分析了薄膜材料表面结构,并在薄膜表面涂覆低表面能物质氟硅烷薄膜研究这些表面结构的疏水性能。研究结果表明:通过控制化学腐蚀时间可以在铝基AAO膜表面分别获取纳米结构、微纳复合结构和微米结构;与未腐蚀的AAO膜表面相比,三种表面结构都有效提高了疏水薄膜表面的疏水性能;在NaOH溶液腐蚀16 min条件下,表面呈现微纳复合结构,具有超疏水性能,水的接触角达到155°。     

Ni-ZrO_2-CeO_2二元纳米复合镀层摩擦磨损及耐蚀性研究

利用超声-脉冲电沉积法在45钢基体上制备了纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层和Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层,对比研究了3种镀层的表面形貌、显微硬度、摩擦磨损及耐蚀性能。结果表明与纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层相比,Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层表面最光滑且晶粒最细小,表面显微硬度最高为494.18 Hv0.1;在施加载荷50N、转速300r/min、磨擦时间3min的磨损条件下磨损量最小为2.6mg且摩擦系数最小为0.285;在常温3.5%NaCl溶液腐蚀条件下腐蚀速率最低为0.060383mm/year,表面腐蚀特征不明显。镀层中共沉积的纳米ZrO_2、CeO_2颗粒充分发挥了二元纳米粒子协同生长的优势,使得镀层金属晶粒更加细化,表面更加平滑光整,镀层的耐腐蚀性能得到提高。     

TiO_2纳米棒薄膜的仿生合成及其水润湿性能

通过水热法,在FTO导电玻璃表面合成了TiO_2纳米棒簇及气孔双重修饰的TiO_2单晶纳米棒阵列薄膜,其中纳米棒簇由水热溶液中TiO_2晶核在薄膜表面的沉积生长而形成,气孔则通过聚苯乙烯(PS)微球模板形成。利用扫描电子显微镜(SEM)及X-射线衍射仪(XRD)对所合成的薄膜进行了表征,利用水接触角的测试评价了薄膜表面的水润湿性能。结果表明,纳米棒簇及直径1μm以下气孔的修饰能显著提高TiO_2纳米棒阵列薄膜的疏水性能,测试的水接触角达到100~130°,与未修饰的纳米棒薄膜相比,接触角增大了约1倍。     

磁控溅射TiC／a—C薄膜的结构和摩擦学性能研究

采用磁控溅射法制备不同碳含量的碳化钛薄膜.采用SEM、XRD及HR-TEM等手段分析了TiC/a-C薄膜的微观组织结构,采用摩擦磨损仪和台阶仪研究了薄膜的摩擦学性能.研究结果表明,碳含量在40%～74%时,随碳含量的增加,薄膜结构由疏松变得致密,(111)择优取向逐渐转变为无明显择优取向生长.当碳含量为60%时,薄膜结构为TiC晶粒镶嵌在非晶碳基体中的纳米复合结构,此时薄膜的机械性能及耐磨性最佳.磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,通过调节薄膜中非晶碳的含量及晶粒大小并增加薄膜的硬度可改善其摩擦学性能.     

非平衡磁控溅射W掺杂类金刚石薄膜的制备与性能研究

为了研究W掺杂对类金刚石薄膜性能的影响,采用非平衡磁控溅射方法,通过改变WC靶功率,在YG6硬质合金基体上制备了5组不同W原子百分数(0%～14%)的含氢类金刚石薄膜(a-C:H:W)。用扫描电镜分析了薄膜的形貌,用拉曼光谱分析了薄膜的微观结构,分别用纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验仪测试了薄膜的纳米硬度、膜基结合力和摩擦学性能。结果表明,a-C:H:W薄膜表面为丘状颗粒,随着WC靶功率的增加,颗粒尺寸先减小后增加;W掺杂可促进薄膜的石墨化;W原子百分数为4%的薄膜的临界划痕力Lc2值达到78.28 N,磨损率为5.8×10^-8 mm³/(N·m),摩擦因数为0.09。     

CdSe/TiO2复合薄膜的制备及光电性能研究

以SeO2,CdCl2.5/2H2O,H2SO4为原料,采用三电极体系,分别在ITO玻璃和TiO2纳米管阵列基底上沉积CdSe薄膜。研究了不同沉积电压(-0.6,-0.7,-0.8,-0.9V,均相对于SCE)下制备的复合薄膜的晶体结构和微观形貌,并测试了其光电性能。结果表明:制备出的纳米粒子呈不均匀团聚状态;随沉积电压的增大,光吸收增强,光响应电流增大,在沉积电压为-0.8V时复合薄膜的光响应电流达到最大值,但此沉积电压下的薄膜容易剥落。综合考虑薄膜质量和光响应电流,沉积电压为-0.7V时制备的复合薄膜最佳。     

不锈钢双极板表面聚苯胺/石墨烯双层涂层的电化学制备及耐腐蚀性能研究

采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢基体上制备了聚苯胺/石墨烯双层复合涂层,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDAX)对涂层进行了微观结构表征,并采用电化学交流阻抗(EIS)、动电位扫描,结合腐蚀形貌观察,分析了涂层在1mol/L H2SO4中的耐腐蚀性能。结果表明,该法可在316L不锈钢表面获得较为致密的复合涂层,与空白不锈钢和单层聚苯胺(PANI)薄膜覆盖的不锈钢相比,聚苯胺/石墨烯膜覆盖的316L不锈钢耐蚀性明显提高,在质子交换膜燃料电池双极板中具有良好的应用前景。     

脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的性能

Ni-P/纳米Al2O3复合镀层具有良好的耐磨、耐腐蚀性能,但有关脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的报道较少.采用脉冲电沉积方法制备了Ni-P/纳米Al2O3复合镀层,研究了复合镀层的表面形貌、结构及其在5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,并对300,400,500℃热处理后的复合镀层的显微硬度进行了测试.结果表明:Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的耐蚀性优于1Cr18Ni9Ti不锈钢,但比Ni-P合金镀层差;随镀液中纳米Al2O3浓度增大,复合镀层的显微硬度提高,镀液中纳米Al2O3浓度为25.0 g/L时制得的复合镀层的硬度为685.5 HV;Ni-P/纳米Al2O3复合镀层经400℃热处理后硬度最高.     

非平衡磁控溅射沉积TiC／a—C多层膜的组织结构

本文采用非平衡磁控溅射沉积技术,分别以石墨和甲烷气体为碳源,制备TiC／a-C多层膜。利用Ⅺ射线衍射仪、透射电子显微镜、俄歇电子能谱仪和拉曼光谱仪等实验手段对所沉积的TiC／a—C多层膜的组织形态、结构及成份进行了分析。结果表明：所制备的两种TiC／a-C薄膜中,TiC的晶粒呈柱状生长;用溅射石墨靶方法获得的TiC／a-C薄膜,无明显的层状结构,a-C相为石墨化和非石墨化的碳原子构成,碳原子的有序化程度较大;而采用甲烷气体为碳源沉积的TiC／a—C薄膜,呈规则的分层结构,碳原子的有序化程度低。采用过渡层及添加适当的金属元素能改善膜／基的结合强度。     

壳聚糖/单宁酸复合胶体粒子的制备及功能涂层研究

以壳聚糖(Chitosan,CS)和单宁酸(Tannic acid,TA)为组装基元,在水溶液中通过pH诱导组装制备壳聚糖/单宁酸(CS/TA)复合胶体粒子,用透射电子显微镜(TEM)对复合胶体粒子的尺寸及形貌进行了表征。再将复合胶体粒子水分散液为电泳沉积液,通过电泳沉积技术诱导复合胶体粒子在316L不锈钢表面二次组装制备纳米功能涂层;利用接触角测试对涂层表面的亲疏水性进行了研究;并通过体外细胞实验探究了涂层的细胞相容性,抗菌实验测试了涂层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性。研究结果表明,通过电诱导胶体粒子可以在316L不锈钢表面形成了致密的纳米涂层材料,涂层具有良好的细胞相容性和抗菌作用,在生物涂层领域有着潜在应用前景。     

叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜制备及其光电性能研究

采用溶胶-凝胶法在不同基体表面制备了叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对复合薄膜表面形貌和晶体结构进行表征.采用紫外-可见吸收光谱法和电化学方法来研究复合薄膜光学与光电化学性能特征.结果表明,所制备的叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜表面连续、均匀、致密;XRD分析表明纳米TiO2为锐钛矿型结构,SnO2为金红石型结构;紫外-可见吸收光谱测试表明叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜较纯TiO2薄膜的吸收范围拓宽;稳定电位随时间变化曲线(OCP-t)结果表明,叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜光照下其光电化学性能高于纯TiO2薄膜;同时,光照后叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜能有效储存TiO2先生电荷,延续对不锈钢基体的光生阴极保护性能.经比较,叠加3层SnO2的TiO2/3SnO2复合纳米薄膜改善光电性能最佳.     

脉冲电沉积纳米SiC/Ni-Co复合镀层腐蚀特性

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)研究了脉冲电沉积法制备的纳米晶Ni-Co合金镀层及其纳米 SiC/Ni-Co复合镀层的组织结构、表面形貌和成分。用浸泡法和电化学极化法对比测试了纳米晶Ni-Co合金镀层和纳米 SiC/Ni-Co复合镀层在3.5 wt% NaCl和5 wt% HCl溶液中的腐蚀行为。研究结果表明：通过脉冲电沉积法制备的Ni-Co合金镀层和纳米SiC/Ni-Co复合镀层具有典型的纳米晶结构;随着纳米SiC颗粒的增加,复合镀层的晶粒尺寸减小,硬度增加。所制备的纳米SiC/Ni-Co复合镀层颗粒分散均匀,其在3.5 wt% NaCl和5 wt% HCl溶液中的耐蚀性均优于纳米晶Ni-Co合金镀层。纳米晶Ni-Co合金镀层和纳米SiC/Ni-Co复合镀层在3.5 wt% NaCl溶液中的腐蚀速率极低,表现出极好的耐腐蚀性能,而在5 wt% HCl溶液中的腐蚀形态则表现为点蚀。     

Ag掺杂对CrN薄膜结构、摩擦学性能和腐蚀性能的影响

为明确Ag含量对CrN-Ag纳米复合薄膜组织、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响规律,利用多靶反应磁控溅射技术制备CrN及CrN掺Ag纳米复合薄膜,并采用扫描电子显微镜结合能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD),球-盘摩擦试验机和电化学工作站对2种薄膜的微观组织、摩擦学行为和电化学腐蚀行为进行表征。结果表明：少量Ag元素(9.19%,原子分数,下同)的添加可以提高CrN-Ag纳米复合薄膜的致密度,而过量Ag元素的掺杂(29.58%)则会造成薄膜结构疏松,且引起Ag颗粒在表面富集。复合薄膜的摩擦系数随着Ag含量的增加而降低,高Ag含量(29.58%)薄膜的摩擦系数在摩擦时间为100 s内时低至0.40,而磨损率则随着Ag含量的增加表现出先降低后升高的趋势。CrN-Ag(L)复合薄膜的磨损率低至2.25×10^-6 mm³/(N·m),相比于未添加Ag的CrN薄膜,磨损率下降了64.9%。由电化学分析可知,低含量的Ag可增强CrN-Ag(L)复合薄膜的耐腐蚀性能,而过量的Ag则会造成CrN-Ag(H)薄膜耐腐蚀性的显著下降。