L-色氨酸改性氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层的制备及性能

采用L-色氨酸(L-Trp)为改性剂,对氧化石墨烯(GO)进行改性处理,随后将改性的氧化石墨烯分散于水性环氧树脂中,再经聚酰胺固化剂固化,制得L-色氨酸改性氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层。利用电化学交流阻抗、动电位极化曲线等测试手段分别对水性环氧树脂涂层、氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层以及L-色氨酸改性氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层(L-Trp/GO/epoxy)的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,L-Trp/GO/epoxy涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡15 d后的交流阻抗值为2.16×10~7Ω·cm~2,比环氧树脂涂层提高了近103倍,耐腐蚀性能最强。另外,从L-色氨酸改性氧化石墨烯的透射电镜照片发现,经L-Trp改性的GO从多层被剥离为更薄的片材,并均匀分散于水溶液中。L-Trp/GO/epoxy涂层的扫描电镜照片显示,涂层表面平整光滑致密,GO片材与基体树脂粘连紧密,无明显团聚现象。     

等离子喷涂含金刚石微粉的Cr_2O_3涂层干摩擦磨损性能研究

用等离子喷涂方法分别制备纯Cr_2O_3以及添加金刚石微粉的Cr_2O_3/C复合涂层,并比较分析了复合涂层的微观结构、力学和摩擦学性能。采用光学显微镜和扫描电镜分析涂层微观结构;用阿基米德原理计算涂层致密度;用高速线性往复磨损试验测试了涂层的磨损性能。结果表明,添加粒度为10μm金刚石微粉后的Cr_2O_3喷涂层的密度、硬度和耐磨性均有提高,其中含10%金刚石微粉的涂层磨损性能最佳,摩擦系数最小为0.06,磨损率最低,仅为9×10-16m3/N·m;适量添加金刚石能够提高Cr_2O_3涂层的摩擦磨损性能;涂层磨损机制是轻微磨粒磨损机制并伴有物质转移。     

石墨烯重防腐蚀涂料的试验研究

为了进一步提高防腐蚀涂料的耐腐蚀性能,通过对涂料主要组分掺量等试验条件进行优化,以制备出石墨烯重防腐蚀涂料。以环氧树脂为成膜物质,加入石墨烯、溶剂、填料、助剂等组分,制备石墨烯重防腐蚀涂料。在单因素试验条件下,固定变量法确定颜填料选用钛白粉,其掺量为4.50 g;石墨烯添加量为0.05 g,固化剂用量为1.50 g,而硅烷偶联剂的添加对石墨烯的改性效果没有太大影响。正交试验得到的优化组为A3B2C3,即颜填料4.00 g,固化剂2.50 g,石墨烯0.10 g,其涂层阻抗值较大,耐腐蚀性能较强,耐久性也较好,其性能测试结果符合国家重防腐蚀涂料的性能标准。     

超声滚压对高速激光熔覆GH5188高温合金涂层组织和力学性能的影响

目的 为了提高GH5188高速激光熔覆涂层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能,采用超声滚压(UR)技术在GH5188涂层表面制备纳米晶层。方法 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、维氏硬度计、高温摩擦磨损试验机和电化学工作站研究超声滚压作用下GH5188涂层的微观形貌、相组成、显微硬度、高温摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。结果 超声滚压后,GH5188涂层表面达到镜面效果,与未滚压相比,粗糙度下降58%;制备出厚度为18 μm的纳米晶层;与H13基体相比,未滚压的涂层表面显微硬度提高21%,超声滚压后的涂层表面显微硬度提高70%;与H13基体相比,未滚压的涂层耐磨性提高69%,超声滚压后的涂层耐磨性提高81%;电化学测试结果表明,与H13基体相比,未滚压的涂层耐腐蚀性提高12%,超声滚压后的涂层耐腐蚀性提高17%。结论 超声滚压后的涂层表层组织位错密度和晶界增加,获得了纳米晶层,有效改善了GH5188涂层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性等力学性能。     

金刚石表面激光熔覆Cu-金刚石超硬涂层的组织及摩擦性能

为了提高金刚石刀具的耐摩擦性能,利用激光熔覆在其表面制得Cu-金刚石的涂层,实验测试分析了涂层的组织及摩擦性能。研究结果表明:涂层形成了清晰的断面结构,涂层能够和硬质合金形成紧密结合状态,并没有发生剥落。经测试发现单层涂层的厚度约30μm,双层涂层厚度约50μm,并且双层涂层形成了更致密的上砂量。大部分金刚石颗粒都是沉积在涂层的(101)晶面,添加金刚石颗粒后并没有引起Cu晶体组织的改变。单层涂层形成了宽度较大而深度较小的众多表面犁沟结构,双层涂层在磨损表面形成了许多深度较大并且密集分布犁沟,表现出更优的耐磨特性。双层结构涂层摩擦测试也表现为先减小后到达3 min之后则表现为规律变化的特征。     

Al2O3纳米粒子增强锌铝基耐蚀涂层的制备及性能研究

为解决锌铝基耐蚀涂层在高速、强摩擦等特殊服役条件下的使用问题,将Al2O3纳米粒子添加到锌铝基耐蚀涂层中进行改性,以提高涂层的硬度和耐蚀性.研究了Al2O3纳米粒子及其添加量对涂层硬度、摩擦系数、附着强度、耐冲击性能和耐腐蚀性能的影响,并对涂层的微观组织和成分进行了分析.结果表明,添加Al2O3纳米粒子可显著提高锌铝基耐蚀涂层的硬度和耐蚀性能,降低摩擦系数,且对涂层的附着强度和耐冲击性能无负面影响.Al2O3纳米粒子在涂层中的均匀分散是获得涂层优异综合性能的必要条件.     

氧化石墨烯/聚酯树脂涂层的制备及耐腐蚀性能

石墨烯具有阻隔性好、机械强度高、比表面积大等优异的性能,被广泛应用于防腐涂料领域.本研究在聚酯树脂粉末中加入分散性较好的氧化石墨烯(GO),利用静电喷涂技术在经硅烷偶联剂预处理的6063铝合金基体上制备了不同氧化石墨烯含量的聚酯体系涂层.通过EDS能谱分析硅烷膜的成分,并通过电化学试验评价硅烷膜的腐蚀行为;采用纳米压痕仪表征涂层与基体的结合力;通过全浸泡试验和中性盐雾试验研究氧化石墨烯添加量对聚酯体系涂层耐腐蚀性能的影响.结果表明,硅烷膜的自腐蚀电压为-0.831 V,自腐蚀电流密度为5.361×10-8 A/cm2,钛锆膜的自腐蚀电压为-0.967 V,自腐蚀电流密度为8.350×10-8 A/cm2,即与钛锆膜相比,硅烷膜的自腐蚀电位高、自腐蚀电流密度小,耐腐蚀性能更优;经硅烷偶联剂预处理涂层的临界载荷值LC1为2035.71 mN,LC2为3066.66 mN,均大于经钛锆膜预处理的涂层的临界载荷值(1667.40 mN),即经硅烷偶联剂预处理的涂层与基体的结合力更强;与未添加氧化石墨烯的聚酯涂层相比,氧化石墨烯添加量为0.5％(质量分数)的聚酯涂层的失重量及失重率最小,1000 h盐雾腐蚀后涂层表面的孔隙和腐蚀坑也均减少,其耐腐蚀性能明显增强.即在聚酯树脂涂料中添加0.5％(质量分数)氧化石墨烯时,涂层的耐腐蚀性能显著提高.     

基体表面粗化对氧化石墨烯涂层耐腐蚀性能的影响

金属表面的预处理往往是其涂层制备过程的重要步骤,为了探究碳钢表面状态对电泳沉积法制备氧化石墨烯涂层的影响,分别在粗化和抛光的碳钢表面制备了氧化石墨烯涂层,并通过激光散射仪测量了氧化石墨烯横向尺寸,采用三维表面测量仪对粗化碳钢表面形貌进行了表征,通过光学显微镜对涂层进行微观分析,并利用电化学工作站对涂层进行动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试。结果表明：抛光面上的涂层有明显缺陷,疏松,其腐蚀电流密度是无涂层碳钢的1.5倍,阻抗值减小,耐腐蚀性能下降;较粗糙的表面有利于形成具有更均匀、致密的涂层,其腐蚀电流密度降低了10倍,阻抗值增大。表面粗化可以改善氧化石墨烯涂层质量,提升其耐腐蚀性能。     

不同填料填充的PTFE基粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能

金属粉体、陶瓷颗粒及玻璃微珠等可作为PTFE的改性填料提高其耐磨性,但过去少有上述填料用于PTFE基粘结固体润滑涂层耐磨改性的研究。制备了未添加填料的和分别填充Cu,SiC,c-BN,h-BN,玻璃微珠(T-60)的PTFE基粘结固体润滑涂层,评定了各涂层的附着力、耐冲击性;并考察了其在室温干摩擦条件下的滑动摩擦磨损性能,并分析了磨痕形貌。结果表明:各填充涂层附着力1～2级,抗冲击性良好;T-60和c-BN填充试样在试验条件下磨损量近乎为零,与未填充试样相比,SiC和h-BN填充试样磨损量分别下降82.9%,74.4%,Cu填充试样磨损量下降幅度最小;填充试样的磨痕均呈现出一定程度犁沟和切削,其中Cu填充试样磨痕深且宽,c-BN,SiC,T-60,h-BN填充试样磨痕浅且窄,c-BN和T-60填充试样磨损表面的转移膜最均匀;填料改变了粘结涂层的磨损机理,使其由单一的PTFE黏着磨损转变为以填料的磨粒磨损为主、PTFE的黏着磨损为辅的复合磨损,增强了涂层的抗极压承载能力和转移膜与基体间的结合力,提高了涂层的摩擦磨损性能。     

纳米SiO2/环氧复合钢板涂层材料机械及耐腐蚀性能

研究了纳米SiO₂添加量对环氧复合钢板涂层硬度、 T弯和应变等机械性能的影响, 并通过盐雾试验和电化学交流阻抗技术对涂层的耐腐蚀性能进行了测试。研究表明, 纳米SiO₂添加量为2.0%时, 涂层性能有较大的提高, 铅笔硬度从H提高到2H, T弯从4T改善到2T, 涂层的耐盐雾时间也由720h增加到1030h, 提高了40％以上。从电化学交流阻抗谱图得出, 添加量为2.0%的纳米SiO₂复合涂层的阻抗值最大, 高于未添加纳米SiO₂涂层的阻抗值近2个数量级。另外, 涂层的SEM照片显示, 纳米SiO₂添加量为2.0%时, 颗粒较均匀地分散, 黏接紧密, 形成较为致密的复合涂层。      

环氧耐磨绝缘防腐涂料制备及应用研究

以双酚A树脂和腰果酚改性胺树脂为基料,添加氧化铝微粉、碳化硅、氧化铁红等耐磨防腐填料,通过试验室模拟加速试验测试,获得环氧耐磨绝缘防腐涂料。该涂料在碳钢表面附着力大于6 MPa; 750 g/1 000 r条件下涂层表面磨蚀失重低于30 mg;涂层表面电阻率高于8.04×10¹⁰ Ω,绝缘性好;耐盐雾测试1 000 h后,3个样板涂层表面都未起泡、未锈蚀、未脱落;在0.01 Hz低频阻抗(|Z|_{0.01 Hz})条件下进行电化学交流阻抗值测试,经过1 000 h的耐盐雾性能测试后,其化学交流阻抗值由测试前的1.38×10⁹ Ω·cm²下降为测试后的8.11×10⁷ Ω·cm²以上,涂层具有较高的阻抗值和较好的保护性能,防腐性能良好。同时该涂料应用于嘉兴轻轨试验段轨道防腐绝缘防护,经测试该产品可使轨道电阻由裸轨的15Ω·km增加到26.25Ω·km,证明该产品绝缘性能优异。     

绢云母对聚氨酯/Sm_2O_3复合涂层自然老化性能的影响

目前有关绢云母对近红外吸收涂层自然老化性能的影响鲜见研究报道。采用绢云母改性聚氨酯(PU)/Sm_2O_3复合涂层,从涂层微结构、近红外吸收性能和力学性能角度系统研究了改性前后涂层经4个月自然老化后性能的变化规律。结果表明:改性前后涂层的微结构对自然老化均具有良好的稳定性,随自然老化时间的延长并未出现开裂、起泡、粉化等现象。改性后涂层在同等自然老化条件下对1.06μm近红外光的反射率要明显低于未改性涂层。改性前后涂层的硬度对自然老化具有良好的稳定性;未改性涂层的附着力、耐冲击强度及柔韧性受自然老化影响明显,但经绢云母改性后可得到明显加强,经自然老化4个月后仍然可达到1级、500 N·cm及3 mm。     

纳米TiO2/醇酸复合涂层的耐腐蚀性能研究

采用盐雾试验和电化学交流阻抗技术,研究了纳米TiO2对钢板涂层耐腐蚀性能的影响,并通过扫描电镜观察了纳米TiO2复合涂层断面形貌.研究表明,纳米TiO2复合涂层的耐腐蚀性能均优于未添加纳米TiO2涂层,当纳米TiO2添加量为1.5%(质量分数)时,涂层耐盐雾时间由420h提高到710h,涂层阻抗值也由107Ω·cm2增加至109Ω·cm2.从涂层断面观察发现,纳米TiO2添加量为1.5%(质量分数)时,颗粒较均匀分散,粘接紧密,形成较为致密的纳米复合涂层.     

石墨烯对聚氨酯/Al-Sm_2O_3复合涂层功能特性及耐温性能的影响

添加石墨烯可强化涂层材料的散热作用,有望提高涂层耐温性能。采用喷涂法制得了石墨烯改性聚氨酯(PU)/Al-Sm_2O_3复合涂层,系统研究了石墨烯改性对涂层功能特性及耐温性能的影响规律。结果表明:石墨烯改性可通过强化涂层的导热和散热效果使涂层的耐温性能明显增强,改性后涂层因热老化而颜色加深的现象明显改善。相比改性前涂层,改性后涂层在230℃以上高温热老化条件下的发射率稳定性明显增强,且在250℃高温热老化条件下具有更低的发射率性能,其值分别为0.393(改性后)和0.410(改性前)。同时改性后涂层相比改性前可保持更加稳定和优越的力学性能,改性后涂层经250℃热老化后的硬度、附着力和耐冲击强度等力学性能分别保持在3 H、1级和500 N·cm,可很好地满足实际工程应用要求。     

硅氧烷改性石墨烯增强环氧涂层的防腐蚀性能研究

通过点击化学的原理，在商用石墨烯上接枝硅烷偶联剂，使石墨烯在有机涂层中具有良好的分散性和疏水性。接触角测试表明硅氧烷改性石墨烯(SiG)的水接触角(CA)为132.3°,SiG/环氧涂层(SiG/EPs)复合涂层的CA较EPs提高了10.7°,表现出较好的疏水性。SiG在稀释剂和涂料中具有较强的分散性。电化学测试和盐雾试验结果说明SiG/EPs具有很好的耐腐蚀性能，SiG/EPs阻抗模值和自腐蚀电流较EPs提升了两个数量级。SiG能明显提升涂层的耐腐蚀性能，原因是SiG具有较强的疏水性和分散性。     

纳米TiO2浆料改性氯醚树脂防蚀涂层的初步研究

氯醚树脂生产环保、防蚀性能好,但其耐候性不佳,有待改进.纳米TiO2抗紫外性能优异,但有关其改性防蚀涂料及性能的研究鲜见报道.为此,采用金红石型纳米TiO2对氯醚树脂防蚀涂料进行了改性处理,并用国家标准和人工加速老化试验考察了纳米TiO2的加入对氯醚树脂涂层的附着力、柔韧性、耐冲击、紫外老化等性能的影响,用电化学阻抗法考察了添加纳米TiO2对漆膜防蚀性能的影响.结果表明,添加纳米TiO2对氯醚树脂漆膜的附着力、柔韧性和耐冲击没有明显改善,但能提高漆膜耐紫外老化的性能,漆膜的光泽度也有所提高,纳米TiO2加入适量时还能提高漆膜的防蚀性能.因此,纳米材料在氯醚树脂防蚀涂料中的应用是可行的.     

应用EIS研究改性无溶剂环氧防腐涂层的防护性能和腐蚀特征

本实验使用电化学阻抗谱技术发现钢材表面不同厚度的改性无溶剂环氧防腐涂层的服役后期状态变化有所区别,主要体现在阻抗谱等效电路的不同。根据阻抗谱的变化特征,将厚度30μm涂层的服役过程划分成5个区间:初期渗水、腐蚀发生、Warburg扩散控制、腐蚀扩展、涂层失效;将厚度60μm涂层的服役过程划也分成5个区间:初期渗水、腐蚀发生和渗水受阻、Warburg扩散控制、有限层扩散控制、阻挡层扩散控制。因30μm的厚度太小,侵蚀性粒子对涂层的渗透比较容易,在涂层服役中后阶段,有向局部腐蚀和鼓泡剥离发展的倾向,防护性能持续下降,腐蚀指标持续上升。厚度60μm的涂层表现出良好的防护性能,中后期涂层的保护作用和腐蚀指标能够维持稳定。厚度60μm涂层浸泡1年后最大电化学腐蚀活性区面积不到0.12%,涂层孔隙率能够保持在10~(-8)左右。以菲克第二定律为基础推导出了涂层中水扩散动力学模型,根据该模型生成的图像可以形象地体现水在涂层的三维分布和动态变化,模型理论结果与实验数据吻合。     

三种锡摩擦涂层的表面分析和摩擦学特性研究

针对钢一铜摩擦副类机械零件表面的磨损,研制了有减摩抗磨功能的锡类和锡锌复合类自修复添加剂.在摩擦试验中,润滑剂中的软金属微粒在机械作用下均能转移至铜表面上形成金属涂层.用俄歇能谱仪和扫描电镜分析了涂层表面的主要元素、涂层的形貌和厚度.测试结果表明,当润滑剂中的锡含量为20%时,涂层中锡的原子浓度接近80%,涂层厚度为10 μm;若在润滑剂中同时加入锡和锌两种微粒,经摩擦形成的锡锌涂层厚度为20 μm.锡脂和锡锌复合脂有较好的稳定性和防颗粒沉降性能.在MS-800摩擦磨损试验机上分别进行了纳米锡润滑剂、锡半流体脂和锡锌复合半流体脂的摩擦磨损特性,含锡量较高的涂层减摩抗磨性能较好,而加入锡锌两种添加剂形成的复合涂层具有更为优越的减摩特性.     

船舶热力管系用石墨烯耐高温重防腐涂料制备及性能研究

大体积链段修饰的微纳米粒子能够增强有机硅树脂耐热及防腐性能,利用硅烷对二氮双酚芴表面进行接枝改性,将其与氧化石墨烯化学接枝,制备得到大体积链段改性氧化石墨烯。将改性氧化石墨烯作为填料添加到耐高温防腐涂料中,对涂料的力学性能、耐高温、耐盐雾性等进行测试分析。研究结果表明,添加改性氧化石墨烯可有效增强涂层耐热性能与耐蚀性能,当添加量为1.0%时,涂层综合性能最优。     

汽车发动机用ZL114合金表面涂层制备与性能研究

以Cr作为中间过渡层,采用磁控溅射的方法在ZL114合金表面制备了类金刚石(DLC)硬质涂层,对比分析了母材与涂层的硬度、耐蚀性能和干/湿摩擦学性能。结果表明:在ZL114合金表面制备了Cr过渡层厚度约为2μm、表面DLC涂层约为10μm的Cr-DLC涂层;Cr-DLC涂层具有DLC薄膜的特性,显微硬度和纳米硬度分别为母材的3.73倍和3.96倍;Cr-DLC涂层的腐蚀倾向和腐蚀速率都要小于ZL114合金母材,ZL114合金表面沉积Cr-DLC涂层后耐腐蚀性能得到提高;母材和Cr-DLC涂层在湿摩擦条件下的摩擦系数和磨损率低于干摩擦条件下,且干/湿摩擦条件下Cr-DLC涂层的磨损率都要低于ZL114合金母材;Cr-DLC涂层在湿摩擦(3.5%NaCl溶液)条件下仍然具有较好的耐磨性。