脉冲电沉积对低温气体渗氮及耐蚀性能的影响

利用脉冲电沉积(PED)预处理,在纯铁和45钢表面形成由厚度50 nm左右的片状结构组成的含Cr、Ni预处理层,然后再在480℃进行9 h气体渗氮。采用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)对预处理层和氮化层的表面形貌和成分进行表征,采用X射线衍射(XRD)对氮化层进行物相分析,结果表明:通过脉冲电沉积预处理,纯铁和45钢都实现了低温、快速气体渗氮。通过硬度测量及电化学方法测试表明,脉冲电沉积预处理不仅提高了气体渗氮后纯铁及45钢表面硬度,改善了脆性,引入的Cr、Ni元素及Ni-Cr-Fe合金层还提高了氮化层的耐蚀性能。     

不锈钢表面梯度陶瓷膜的防护性能研究

采用乙醇溶液体系通过电沉积方法在不锈钢表面制备xAl2O3.yZrO2梯度陶瓷膜,对涂层结合强度、抗热震性能、在3%NaCl及10%H2SO4溶液中的耐蚀性能及高温抗氧化能力等进行研究.结果表明:在不锈钢表面电沉积的陶瓷涂层,由于其梯度结构及预处理工艺和制备工艺的改善,可较明显地提高陶瓷涂层的整体防护性能.     

“金属表面镀层处理技术” 专题序言

正随着国家产业振兴计划的提出和整体经济的平稳快速发展,表面镀层处理作为高端装备制造业、先进信息技术行业等领域的重要配套环节,是提高材料表面性能和工业零部件使用性能的关键途径,其发展程度直接决定着其他工业行业发展的好坏。因此,特策划此期"金属表面镀层处理技术"专题,以加强学术交流,促进学科发展,推动行业进步。专题中,天津大学高志明老师课题组探讨了热处理对电沉积纳米晶铬镀层微观结构及耐蚀性的影响,镀层晶粒变大加剧表面氧化程度,耐腐蚀性能显著增强。上海理工大学何美凤老     

几种模具表面强化新技术的简介

本文从电火化、热喷涂、金属表面喷丸，等离子化学热处理，离子注入，TD处理、气相沉积、激光表面处理等几方面介绍了提高模具使用寿命的表面强化新技术。     

曲面金属表面粒子掩膜电沉积微坑阵列研究

目的在曲面金属表面制作微结构阵列。方法提出一种采用界面转移法在曲面金属零件表面制作胶体粒子掩膜,并在胶体粒子间隙中电沉积金属制作微坑阵列的工艺。采用扫描电子显微镜和接触角测量仪,对沉积层的表面形貌和润湿性能进行检测。结果采用界面转移法可以在金属零件表面形成均匀排列的单层胶体粒子掩膜,在0.3 A/dm~2的电流密度下电沉积20 min去除粒子掩膜后,在曲面金属零件表面得到均匀排列的微坑阵列,单个微坑尺寸约为3.4μm。在0.3 A/dm~2的电流密度下电沉积10～50 min,微坑的尺寸随电沉积时间的增大而增大,疏水性随微坑尺寸的增大而先增大后减小,微坑尺寸为5μm左右时,沉积层的疏水性最好,其圆柱面接触角约为120°。结论采用界面转移方法制作胶体粒子掩膜并结合电沉积工艺,可以在曲面金属表面制作均匀的微坑阵列。带有微坑阵列的沉积层为疏水表面,通过调节电沉积电流密度和沉积时间可获得疏水性最好的微坑结构阵列。     

宁波材料所在绿色环保铜钝化涂层研究上取得进展

铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜,俗称铜绿,容易被碱侵蚀。为了提高金属材料的抗腐蚀性能,增强有机涂层与金属表面的附着力,人们开发了各种金属表面预处理方法和工艺。在传统的金属表面预处理工艺中,应用最为广泛的是磷化与铬酸盐钝化处理。然而这两种技术具有高污染、高毒等缺点。随着社会对环保问题的重视,     

激光修饰在制备生物活性表面中的应用

回顾了金属基体表面羟基磷灰石（HA）或合金层的激光重熔（LSRM）、金属表面激光熔凝（LSM）以及脉冲激光沉积钙磷层（PLD）等激光表面处理技术,利用LSRM、LSM、PLD可以明显改善基体表面的耐蚀性和生物相容性。     

钛合金表面声电沉积/碱热处理法制备HA涂层研究

为了使钛合金(Ti-6Al-4V)具有生物活性,可在其表面施加生物活性羟基磷灰石(HA)涂层.对比了声电沉积法和碱热处理法实验结果,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子能谱(EDS)、傅立叶红外透射光谱(FTIR)以及划痕测试等进行了分析.结果表明,直接采用声电沉积法在钛合金表面制备的羟基磷灰石涂层,经热处理后存在龟裂剥落现象;通过碱热处理法,对钛合金基体表面进行预处理,然后,借助声电沉积法,在钛金属表面沉积了透钙磷石涂层,经热碱液处理转变成的羟基磷灰石涂层,涂层完整,未出现剥落.经进一步高温烧结处理,所制涂层仍呈片状形貌,其由部分含钠的羟基磷灰石组成,而且HA涂层破坏的临界载荷未烧结前的4.365 N提高至烧结后的8.175N.     

两步浸蚀法预处理对火焰法沉积金刚石膜形貌、结构和性能的影响

两步浸蚀法是有效改善硬质合金基体表面沉积金刚石膜质量的一种预处理方法。本文采用两种不同酸剂的两步浸蚀法分别对YG6硬质合金基体进行了表面预处理,然后在其上火焰法沉积金刚石膜,初步探讨了预处理工艺不同酸剂对金刚石膜形貌、组成和结构的影响。实验结果表明,两步浸蚀法预处理能有效抑制合金基体中粘结相Co促进石墨生长的催化效应,两种火焰沉积产物已连续成膜,主要为超细金刚石、少量石墨。     

超声振荡频率对电沉积纳米晶Ni微织构生长和抗磨性的关联性研究

在阳极氧化纳米多孔Ti基体表面电沉积纳米晶Ni镀层,通过界面互扩散和晶体“钉扎”生长来达到冶金结合,旨在解决Ti基与其表面镀层界面结合力差的难题。采用超声辅助脉冲电沉积技术,通过调整超声振荡频率来影响纳米晶Ni生长织构,以揭示不同择优取向的生长织构与微结构和抗磨性的相关性。利用XRD、FE-SEM、TEM等手段来表征纳米晶Ni的生长织构及微结构;借助纳米压痕与摩擦磨损实验来研究其表面强韧性和抗磨性,分析超声作用对碎化晶粒和改善晶体生长织构方向的协同作用机制。此外,探讨超声振荡作用对电沉积过程中纳米晶Ni动态再结晶生长的影响机理,以及不同择优取向的Ni生长织构与其表面力学性能改善的关联性。结果表明：在纳米多孔Ti基体表面预生长Pd原子来诱发后续的电沉积纳米晶Ni进行异质形核生长,成功实现“钻孔钉扎”生长模式,提高了Ti/Ni间的界面结合力,部分界面达到冶金结合效果;纳米压痕测试结果表明,在Ti基体表面电沉积生长纳米晶Ni镀层,显著提高了其表面的强韧性,硬度与弹性模量可分别达15.6与197.2 GPa;同时,大幅度提高了Ti基体表面抗摩性,摩擦系数比Ti基体降低约1/2,其表面磨损形貌由Ti基表面的切削磨损转变为在轻微磨粒磨损条件下的黏着磨损机制,可有效弥补Ti金属在工程上耐磨性差的缺点。     

钽涂层多孔钛合金支架的制备与表征

钽金属是一种理想的医用金属材料,能够与人体软/硬组织发生整合。利用化学气相沉积方法,在可控多孔结构的Ti6Al4V合金支架表面沉积涂覆钽金属涂层,使其同时具备理想的三维孔隙结构和力学相容性,以及钽金属优异的生物学性能。研究结果显示,多孔钛合金支架表面涂层前后色泽发生明显变化,涂层后支架呈现钽金属色泽。扫描电镜和XRD分析进一步证明了多孔钛合金支架表面沉积物为钽金属。与美国Zimmer公司生产的多孔钽小梁金属相比,钽涂层多孔钛合金支架具备与人体皮质骨更相似的弹性模量和抗压强度,是一种理想的骨修复替代物。     

用Al—Ti—Al合金钎料复合板钎焊钛的研究

介绍了用Ａｌ－Ｔｉ－Ａｌ合金金属复合板钎焊工业纯钛的研究结果。这种金属复合板是采用特殊的轧制复合工艺加工而成的。复合板的两个外表面包含一层０．１ｍｍ厚的Ａｌ合金钎料,其中间夹层是０．４ｍｍ厚的工业纯然板。在本实验中用这种复合板替代传统单一的Ａｌ合金钎料薄片来钎焊钛的蜂窝结构,其结果是简化了钎焊工艺,使焊点更加均匀。同时还研究籽焊缝的剪切强度,宏观和显微组织。并比较了用单一Ａｌ合金钎料薄片钎焊和用该     

低成本海绵钛生产新方法

简要分析了传统金属钛的生产方法，指出依靠改进传统工艺无法改变钛生产成本高这一现状。系统总结了目前正在开发或改进的钛生产新工艺，指出二氧化钛熔盐电解直接提取钛生产工艺是最有希望取代传统的Kroll和Hunter工艺的一种新的提钛技术。     

纯钼与纯钛电化学去毛刺实验研究

为消除由纯钼和纯钛加工成的待加工件表面出现的金属重熔层和毛刺,选用电化学去毛刺工艺来去除这些待加工件上的金属重熔层和毛刺。电化学去毛刺工艺利用电化学阳极溶解的原理去除间隙的毛刺,其具有对工件无机械力、与工件材料硬度无关等优点因此其在加工高硬度和高韧性的金属工件上有着天然优势。通过使用不同电解液,运用电化学去毛刺的加工手段分别测试用电火花线切割加工过的钼片和钛片的去毛刺效果,得到了在30℃的电解液温度和5V的加工电压以及5s的加工时长下,电化学去毛刺加工在对纯钼和纯钛的加工上有着很明显的效果的结果。     

钛提取技术进展

对传统和新发展的各种钛提取技术的基本原理、工艺特点及进展进行了回顾.介绍了目前国内外正在开发或改进的钛生产工艺,其中包括二氧化钛的直接电化学还原法、Armstrong(ITP)法、钙热还原法、金属氢化物还原法、四氯化钛熔盐电解还原钛、SOM法等,指出新工艺在工业应用中存在的问题.作者认为:由于传统的Kroll法生产成本高,限制了钛的应用,只有开发新的、连续化的生产工艺,才能从根本上达到降低生产成本的目的.     

钛金属新型冶金技术

尽管金属钛及其合金具有非常优异的机械性能,很强的耐腐蚀性能和耐高温性能,而且钛的矿藏资源在地球上也非常丰富,但全球金属钛的产量不到原铝产量的1％,也不到钛白粉产量的1／10：造成这一现象的主要原因是现行的钛金属生产方式,Kroll法的成本过高。在过去的几十年里数十种新型的钛金属生产方式被提出,包括新的金属热还原,氯化物电解,氧化物熔体电解,氧化物固体电解以及复合阳极电解的方式。对上述新型钛生产工艺进行简要介绍。     

离子注入在医用钛及其合金表面改性中的应用

钛及其合金因具有较好的耐蚀抗磨性、生物活性、生物相容性以及在生理环境中的无毒性,成为医用领域中最常用的一种金属材料。但是,钛及其合金自身无抗菌性,表面摩擦因数大,抗塑性剪切能力低,且长期服役中易被环境污染和易于磨损失效,这些特性在一定程度上限制了其应用领域的扩展。因而,学者常采用离子注入技术对医用钛及其合金进行表面改性,以提升其表面性能,延长其制件服役寿命和扩展材料应用范围。研究表明,单一元素离子注入对提升钛及其合金的医用性能不够理想,因而学者采用金属+非金属、金属+金属离子进行复合注入,旨在提升改性层减摩抗磨、耐蚀性能的同时,增强改性层的生物活性及服役过程中的抗菌性。另外,对现有研究展开分析与综述后,提出了对医用钛及其合金的离子注入改性,将朝着进一步深入理论、模拟研究,多复合离子(特别是金属+金属+非金属复合离子)注入研究,高性能离子注入设备研发及其离子注入参数拟定与优化等方面发展。     

钛合金镀后热处理对镀层结合力的影响

主要研究了TC4钛合金镀后热处理对镀镍或铜／层结合力的影响。结果表明,热处理后镀层与基体之间的界面形成以固溶体或金属间化合物为主的扩散层,采用XRD分析扩散热处理后镀层与基体之间的界面表明,扩散层中存在Ni3Ti,NiTi,NiTi2等金属间化合物;镀层结合力的提高与热处理后所形成扩散层的厚度无直接关系,而认为其主要取决于是否有利于镀层与基体之间金属键的形成。当扩散层中的固溶体或金属间化合物足以破坏镀层与其体之间存在的氧化膜等非金属膜层的完整性,而镀层与基体之间的微观间隙不因热处理而增大时,则能促进镀层与基体之间金属键的形成,从而提高镀层的结合力。     

贫铀表面钛镀层的抗腐蚀性能研究

利用电化学测试技术、扫描电镜(SEM)及X射线能谱(EDS)对贫铀表面钛镀层的抗腐蚀性能进行了研究。结果表明:在50μg/gCl-的KCl溶液中,钛镀层的腐蚀电位远高于贫铀的腐蚀电位,钛镀层对贫铀是阴极性镀层,对贫铀的保护是基于其对腐蚀介质的物理屏障作用;贫铀表面完整钛镀层的极化电阻和电化学阻抗幅值远大于贫铀,腐蚀电流远小于贫铀,完整钛镀层对贫铀具有良好的抗腐蚀保护作用;贫铀表面钛镀层的腐蚀特征为局部腐蚀,由孔蚀向电偶腐蚀转变;破坏的钛镀层将加速铀基体的腐蚀。     

Plasma Spray Deposition Enhancement of Titanium Nitride Layer Using Nitrogen-Contained Plasma Irradiation of Titanium Substrate as a Pre-spraying Method

Reactive plasma spray of TiN ceramic coating attracts much attention over the years because of its ability to deposit thick layers on various metal surfaces. However, some mechanical properties of the coating such as its hardness should be improved. In this study, initially a thin layer of titanium nitride was prepared on a titanium substrate during irradiation of titanium substrate by a thermal DC nitrogen-contained plasma jet. Then, during reactive plasma spraying, Ti particles were injected into plasma jet, converted to titanium nitride and huddled on to the substrate. This new hybrid method (primary plasma irradiation and post-reactive plasma spraying) for deposition of TiN coatings would combine the advantages of both plasma-enhanced chemical vapor deposition and reactive plasma spraying methods in part. It resulted in a thick and hard layer of titanium nitride film. Sample produced by this method was analyzed with x-ray diffraction confirming titanium nitride production. Vickers hardness was measured using optical microscopy which was around 1319 H_v300g. To study the cross section of the layer, optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) were used.