玄武岩粉体在金属表面的等离子喷涂研究

以天然玄武岩为原料同时采用烧结和球磨两种工艺方法制备热喷涂粉体.球磨方法制备的喷涂粉体粒度为45～145 μm,烧结方法制备的粉体粒度小于80 μm.采用大气等离子热喷涂(APS)技术在45钢上喷涂玄武岩粉体.两种玄武岩粉体涂层与45钢基体均有良好的结合.用X射线衍射和SEM方法对非金属涂层结构进行分析.试验结果说明烧结玄武岩喷涂涂层后主要组织为非晶态结构,含有少量的晶体矿物和化合物,如尖晶石、磁铁矿、刚玉等.直接球磨玄武岩粉体喷涂形成的涂层组织结构主要以非晶态为主,含有少量晶体矿物如镁铁矿、磁铁矿和尖晶石等.     

等离子喷涂玄武岩粉体及其涂层制备研究

以玄武岩废料为主要原料制备了等离子喷涂用粉体材料,在金属表面制备了等离子涂层,分析了制备工艺对粉体性能的影响,采用颗粒形貌、颗粒分布、粉体流动性等指标评价了粉体性能,利用SEM、XRD等方法研究了涂层结构及组成,并分析了粉体性能、涂层结构等对涂层性能的影响.结果表明,经熔融、水冷处理工艺制备的玄武岩粉体具有较好的流动性和粒度分布,可以制备等离子涂层,涂层以非晶体结构为主,含有少量的晶体,涂层与基体结合较好.     

Microstructure and Thermal Shock Resistance of Cr2O3 Ceramic Coatings Deposited by Supersonic Atmosphere Plasma Spraying

为了研制一种新型连铸结晶器材料,采用高效能超音速等离子喷涂技术在纯铜基体上制备了 Cr2O3陶瓷涂层。使用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、图形软件、彩色 3D 激光显微镜和显微硬度计对涂层进行了表征及分析,分别在 450 ℃和 600 ℃对涂层进行了热震试验。结果表明,涂层继承了起始粉末的物相,但是 Cr2O3的结晶度有所差异;陶瓷涂层表面为良好熔化区和部分熔融颗粒组成的双态组织,涂层断口形貌为典型的片层状组织,涂层截面可见均匀分布的富铬带。涂层孔隙率为 1.2%,表面粗糙度为 4.763 μm,Vickers 显微硬度为 1 628 MPa。试样在 450 ℃和 600 ℃分别经历了均值为 127.4 和 58.6 次热震循环后,其半球顶端出现大面积剥落,但圆柱主体部分完好,表明 Cr2O3陶瓷涂层具备良好的抗热疲劳性能,超音速等离子喷涂适合于结晶器铜板表面涂层的制备。     

40TiO_2-Al_2O_3球形喷涂粉末性能研究

本文对重庆仪表材料研究所研制的40TiO_2-Al_2O_3球形喷涂粉末的物理性能和涂层性能进行了分析讨论。结果表明,该球形粉末相对于其它40TiO_2-Al_2O_3粉末,具有显著的球状特征,由此带来流动性好,熔化特性均一的优点,因而其工艺性能良好,制得的涂层性能优良。     

喷涂距离对Al2O3-TiO2涂层组织与干摩擦性能的影响

采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备了不同喷涂距离的Al_2O_3-13 wt%TiO_2涂层。研究了喷涂距离对涂层α-Al_2O_3相质量分数、涂层截面显微硬度、孔隙率、沉积厚度的影响,并对涂层进行干摩擦磨损实验,分析了涂层磨损失效机理。随着喷涂距离的增加,α-Al_2O_3相向γ-Al_2O_3相转化增多,涂层沉积厚度呈下降趋势。喷涂距离为130 mm时,涂层综合性能最优;沉积厚度为285μm,截面显微硬度为1172 HV0.2,孔隙率为3.4%,涂层耐磨性能最佳,磨损失效主要以显微犁削为主。喷涂距离为110 mm时涂层熔融程度不足,犁沟效应明显,喷涂距离为150 mm时γ-Al_2O_3相较多,脆性断裂显著。     

轴承用Al_2O_3基陶瓷绝缘涂层性能试验研究

采用大气等离子喷涂工艺,分别以Al_2O_3和Al_2O_3-3%TiO_2(AT3)粉末为喷涂原料,电弧电流参数分别设置为550A、575A和600A,进而改变特征喷涂参数(CPSP),在基体GCr15钢的试样表面制备陶瓷绝缘涂层。对制备的电绝缘涂层分别进行孔隙率、显微硬度、结合强度和绝缘电阻等性能指标的测试,并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观形貌和相成分进行表征,综合分析以找出较优的绝缘涂层喷涂试验方案。研究结果表明,随着特征喷涂参数的增大,Al_2O_3涂层的绝缘电阻和结合强度呈现出先升后降的趋势,其显微硬度却逐渐减小;AT3涂层的绝缘电阻持续降低而结合强度却持续升高,其显微硬度呈现出先降后升之势;采用合理的CPSP参数制备从Al_2O_3和AT3涂层,均可获得良好的绝缘性能和粘结性能。     

低气压等离子喷涂TiO2时涂层的电学性能研究

本研究通过改变低气压等离子喷涂TiO_2时的工艺参数,发现了氧化钛涂层还具有优良的导电性和光电流-电位特性。涂层的电导率与喷涂过程中TiO_2的失氧量成比例增加。涂层的光电流-电位特性依赖于涂层结构,当金红石型TiO_2涂层中含有适量的Ti_3O_5和Magneli(Ti_nO_(2-1),4≤n≤10)相时,表现出优良的光电流-电位特性,并与光强度成正比例关系。若涂层全部由金红石型TiO2或Ti_2O_3、Ti_3O_5和Magneli相组成时,光电流-电位特性消失。     

等离子喷涂沉积Al2O3-SiO2涂层的光学性能

采用等离子喷涂技术制备Al_2O_3-SiO_2涂层,研究不同喷涂参数下颗粒熔融状态、微观结构、物相组成对涂层光学反射率的影响规律。结果表明:随着等离子喷涂功率的增加,颗粒熔融状态逐渐变得更加充分,Al_2O_3-SiO_2涂层中SiO_2部分由晶态向非晶态转变,部分Al_2O_3和SiO_2固相反应生成了Al_6Si_2O_(13),新相的产生将使得整个涂层材料体系的相组成更加复杂丰富,相界面增多,有利于涂层光学性能的提高。此外,在涂层的内部,层状结构的形成和孔隙率的增加均有益于涂层光学性能的提高。因此,粉末的熔融状态、涂层的微观结构和物相组成的优化对提高Al_2O_3-SiO_2涂层的光学性能提供了可能。     

火焰喷涂聚酰胺12/n-SiO2复合涂层工艺及性能

采用火焰喷涂法制备了聚酰胺12(PA12)及聚酰胺12/纳米SiO2(n-SiO2)复合涂层,并利用电子拉力机、摩擦磨损试验机、红外光谱仪(FTIR)和示差扫描量热仪(DSC)等对涂层的结构与性能进行了研究.红外光谱分析表明PA12及PA12/n-SiO2粉末在火焰喷涂过程中没有发生氧化或降解反应,表明火焰喷涂法适宜制备PA12及PA12/n-SiO2复合涂层;DSC分析结果表明n-SiO2具有成核剂作用,能提高PA12大分子的结晶速度及结晶度;涂层力学性能及摩擦磨损性能分析表明n-SiO2能提高涂层的力学性能,改善涂层的耐老化性能和摩擦磨损性能.当n-SiO2添加量为1.5%(质量)时,涂层综合性能最佳.     

水性近红外吸收涂层的制备及性能表征

以自制WPU(水性聚氨酯)和稀土氧化物Sm_2O_3为原料,采用玻璃棒刮涂法制得了具有近红外吸收特性和良好力学性能的绿色环保型WPU/Sm_2O_3复合涂层,系统研究了固化温度、Sm_2O_3添加量及交联剂对涂层性能的影响规律。研究结果表明:Sm_2O_3添加量对涂层性能影响明显,而固化温度只对涂层的力学性能有所影响;当固化温度为100℃,w(Sm_2O_3)=40%时,涂层对1.06μm近红外光的反射率可低至54.8%。水性交联剂的添加可明显提高涂层的硬度;当w(交联剂)=3%时,涂层的硬度、附着力和抗冲击强度分别可达到3H、1级和50 kJ/m~2,涂层对1.06μm近红外光的反射率略有增加,但仍具有较低的近红外反射率(55.7%)。     

激光强化电刷镀n-Al2O3/Ni复合镀层残余应力研究

利用Nd3+:YAG激光器对电刷镀过程进行强化,在45钢上制备了n-Al2O3/Ni复合镀层。采用X射线衍射法测定了镀层的轴向残余应力及其随镀层厚度变化情况。结果表明,镀层厚度从10μm增加到200μm,激光强化电刷复合镀层的轴向残余应力由压应力逐渐转变为拉应力。当激光功率为600W时,厚度为200μm的镀层的残余应力为103MPa,比普通电刷镀层降低约255MPa。分析了激光对n-Al2O3/Ni电刷复合镀层轴向残余应力的影响机理。     

普碳钢用陶瓷基高温防护涂层制备及其性能表征

采用机械混合法制备了一种针对碳钢的新型Al2O3-MgO-TiO2-CaO体系陶瓷基高温防护涂料,1300℃下可在Q235B钢表面形成致密保护层,提高钢抗氧化烧损性能.结果表明,在涂料粒度48～75μm、涂层厚度0.5mm的条件下,涂层防护性能优良.涂层的防护温度范围为900～1300℃,1300℃时比原样可降低氧化烧损59.36%,防护寿命长于8h.涂层的应用将氧化层由经典的Fe2O3/Fe3O4/FeO三层结构转变为一层尖晶石结构,同时减薄了氧化层厚度,显著降低了Fe元素的高温扩散速率.     

Influence of the size of spraying powders on the microstructure and corrosion resistance of Fe-based amorphous coating

The Fe-based amorphous coatings with the composition of Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂ were successfully sprayed on mild steel substrate by the high velocity oxygen fuel (HVOF) spraying process with different feedstock powder sizes (i.e., powder A: −33 + 20 μm, powder B: −45 + 33 μm, powder C: −55 + 45 μm). The coatings were characterized for its morphology, microstructure and thermal stability by using X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The corrosion behavior of the coatings in 3.5 wt% NaCl solution was studied with potentiodynamic and potentiostatic polarization test. It was found that the particle size of the feedstock powders had a significant influence on microstructure and corrosion resistance of the resultant coatings. The coatings sprayed with the finest powders show the most compact structure; while the coating with the coarser powders exhibits a better corrosion resistance. It is found that the corrosion resistance of the coatings is closely related to the wetting behavior which is affected by the oxygen content and the roughness of coatings. The coatings with hydrophobicity exhibit a better corrosion. The present result demonstrates that the amorphous coatings with hydrophobicity and excellent corrosion resistant are promising for industrial application in marine environment.     

氧化铝基体上羟基磷灰石/氟羟基磷灰石双层涂层的制备及性能

通过涂覆-烧结法在氧化铝(Al_2O_3)表面制得羟基磷灰石(HA)/氟羟基磷灰石(FHA)双层涂层,HA和FHA重复沉积在氧化铝基体上形成均匀涂层,然后在1300 ℃进行热处理.在此过程中,如果没有FHA中间层,HA会和Al_2O_3发生严重的反应,形成磷酸三钙和钙铝化合物.SEM、XRD及粘接拉伸试验表明:FHA中间层能有效地抑制HA与Al_2O_3的反应,所获得的双层涂层具有多孔粗糙的表面,但与Al_2O_3基体结合紧密.涂层经1300 ℃热处理后,其结合强度约为30 MPa.     

配位剂对Al_2O_3陶瓷表面化学镀铜的影响

研究了EDTA,NaKC4H4O6以及两者复配后,对Al2O3陶瓷表面化学镀铜沉积速率、微观形貌、表面粗糙度和镀液稳定性的影响。结果表明:EDTA为配位剂时,化学镀铜镀速为3.86μm/h,镀层表面粗糙度为0.39μm,镀层铜微粒形成团聚,均匀性较差;NaKC4H4O6为配位剂时,镀速为4.55μm/h,表面粗糙度为0.46μm,镀层表面有直径达2~5μm的杂质微粒;EDTA和NaKC4H4O6复配使用时,镀速为4.17μm/h,表面粗糙度为0.35μm,铜镀层微观组织致密,铜微粒大小分布均匀,排列紧密,表面平滑、洁净。     

Si3N4粉体的表面改性及其对立体光刻成型的影响

传统的陶瓷加工技术成本高、周期长、缺陷多,难以生产高性能陶瓷,立体光刻技术是制造形状复杂陶瓷零件的一种高效手段。纯Si₃N₄粉体的折射率(n=2.1)与树脂(n=1.49)的折射率相差较大,光散射严重,导致其陶瓷浆料的固化深度较低,很难直接利用立体光刻技术成型Si₃N₄陶瓷零件。为解决Si₃N₄粉体难以光固化的难题,本研究采用表面包覆有机物和表面氧化两种方式改性Si₃N₄粉体,并对比两种方式对Si₃N₄粉体光固化特性的影响规律。结果表明,包覆实验后,有机物单体经过一定反应时间后可均匀附着在Si₃N₄粉体表面;氧化处理后,Si₃N₄粉体表面形成非晶SiO₂层,该层均匀附着在粉体表面上。原始Si₃N₄粉体的固化深度仅为20 μm,经过包覆改性和800 ℃氧化4 h后,Si₃N₄粉体的固化深度分别可提高到40 μm和50 μm,两种方式均能有效提高原始Si₃N₄粉体的固化深度。     

三元乙丙橡胶低红外发射率涂层的制备与表征

为制备低红外发射率涂层,优选了三元乙丙橡胶(EPDM)为粘结剂、漂浮性片状铝粉(约15 μm)为填料,用流延自成膜法制备涂层.研究了溶剂种类和填料质量分数对涂层红外发射率的影响,并对涂层的物相和微观形貌进行了表征.研究结果表明:EPDM具有良好的红外透明性;二甲苯为溶剂时,涂层发射率最低为0.686;环己烷为溶剂时,铝粉显示出更好的漂浮性,涂层发射率可低至0.358;涂层在室温环境中具有一定的耐候性.制得的涂层可以用作低红外发射率隐身材料.     

Surface modification of ceramic coating for enhanced hydrophobicity and wear properties

In this paper, a micro–nano structural ceramic coating with good hydrophobicity and wear resistance was successfully prepared by sol–gel method, which is assisted by pore-forming agent and nanoparticles 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxysilane modified. The surface morphology, hardness, roughness, wettability, and tribological properties of three different surface coatings were characterized. With the complication of the surface structure, the roughness of the coating increases from 1.30 to 2.05 μm. Under the combined effect of roughness and long hydrophobic chains, the contact angles of the coatings before and after modification under saline conditions increased from 56.31 to 140.59° (pH4); from 55.58 to 134.40° (pH7); from 53.80 to 132.26° (pH10). Through the comparison of wear rate and wear morphology, it is found that the micro–nano structure coating has the lowest wear rate (0.705 × 10^–6 mm³·N^–1·s^–1) and the smallest plastic deformation. This means that in addition to the good hydrophobicity and chemical stability, the micro–nano structure on the surface also improves the wear resistance of the coating.     

二氧化硅和氧化铝微粉加入量对MgO基浇注料流变性的影响

采用电熔镁砂颗粒作骨料,电熔镁砂粉、电熔白刚玉粉、Al2O3微粉和SiO2微粉作基质料,固定骨料与基质料质量比为65:35,且固定基质料中Al2O3微粉与SiO2微粉的总加入量为8%,改变两种微粉的加入比例(Al2O3微粉的加入量分别为8%、6%、4%、2%、0,SiO2微粉的相应为0、2%、4%、6%、8%),分别加6.4%的水制成MgO基浇注料,并采用浇注料流变仪研究了Al2O3微粉与SiO2微粉的加入量对浇注料流变性(扭矩、流动阻力和粘度)的影响。研究结果表明:随着SiO2微粉加入量的增加,浇注料的扭矩、流动阻力和粘度呈降低趋势,但SiO2微粉加入量超过4%后变化很小。     

镍-磷-钛酸钾晶须化学复合镀层的高温抗氧化性能

将钛酸钾晶须(平均长度15μm,平均直径1.5μm)加入含25g/LNiSO4·6H2O、25g/LNaH2PO2·2H2O、15g/LCH3COONa·3H2O、35g/LNa3C6H5O7·2H2O、20mmol/L乳酸和10μg/L醋酸铅的化学镀溶液中,在Q235钢片上制备得到了Ni–P合金基中弥散分布钛酸钾晶须的金属基复合镀层。研究了该复合镀层的高温抗氧化性,分析了氧化膜的组成与结构,探讨了复合镀层的抗氧化机制。结果表明,钛酸钾晶须增加了氧化膜的致密性,复合镀层具有良好的高温抗氧化能力。