固化工艺对无取向环保硅钢绝缘涂层性能的影响

目的为探究不同固化工艺对无取向环保硅钢绝缘涂层性能的影响,研究无取向环保硅钢绝缘涂层的固化成膜机理。方法配制了一种新型环保硅钢绝缘涂层液,分别使用不同固化工艺对涂层进行固化,通过中性盐雾试验、电化学测试、涂层绝缘电阻测量仪及扫描电镜来评价涂层的耐腐蚀性能、电化学性能、绝缘性能及表面形貌,进而探究工艺对无取向硅钢绝缘涂层性能的影响,并通过热重差热分析和涂层的红外谱图研究了涂层的固化成膜机理。结果当固化温度为400℃、固化时间为20 s时,无取向环保硅钢绝缘涂层表面均匀致密,5 h中性盐雾试验锈蚀百分比小于10%,电化学参数最佳,绝缘电阻值达到300?·mm~2。结论 400℃固化20 s的涂层表面形貌、电化学性能、耐腐蚀性能和绝缘性能最优异,能够满足用户使用要求且绿色环保,对硅钢涂层的实际生产具有一定的指导意义。     

取向硅钢的表面绝缘涂层性能研究

研究了新旧取向硅钢的表面绝缘涂层性能。对涂层附着性、表面电阻以及磁性能进行测试。分析了绝缘涂层对取向硅钢磁性能的影响。结果表明:取向硅钢在运行使用一定年限后,其表面绝缘涂层组织形貌会发生变化,出现的露点会导致涂层附着性、绝缘性能显著下降,铁心损耗上升达40%。     

无取向硅钢环保绝缘涂层的制备与性能

目的寻求替代含铬绝缘涂料的环保绝缘涂料。方法采用水溶性磷酸盐和水性树脂自制水性涂料,在无取向硅钢表面制备绝缘涂层,研究其固化工艺,并与国内涂料进行理化指标和涂层性能(附着力、表面电阻、耐腐蚀性能、耐热性)对比。结果自制绝缘涂料无刺激性气味,稳定性好,使用寿命长,在固化时间20~24 s、固化温度480~520℃的条件下,可在无取向硅钢表面制得均匀、光亮的银灰色绝缘涂层。绝缘涂层附着力为A级,12 h中性盐雾试验腐蚀面积低于5%,在750℃高温退火2 h不掉粉,表面绝缘电阻为297Ω/mm2(1.0~1.2μm)。结论自制水性绝缘涂料为环保型单组分涂料,与国内绝缘涂料的涂层性能相当,满足国内钢厂产品技术要求。     

硼酸对无铬无取向硅钢涂层性能的影响

研究了硼酸对以Al(H2PO4)3为基料的无铬无取向硅钢绝缘涂层各项性能的影响.用盐雾实验、动电位极化及交流阻抗等试验手段研究了不同硼酸含量对硅钢绝缘涂层的耐蚀性和电化学行为的影响,同时采用SEM对涂层的表面形貌进行了研究.结果表明,硼酸含量为9.7％时,涂层的耐盐雾性及电化学性能最好;硼酸含量过少或过多时,涂层的耐蚀性和电化学性能都较差.     

基于Stoney公式适用性分析——取向硅钢绝缘涂层张应力的计算

目的改善涂层张应力状态,进而提升取向硅钢的电磁性能。方法用扫描电镜、辉光光谱仪分析了添加磷酸盐的胶体二氧化硅绝缘涂层的厚度和微观结构,采用静态拉伸试验得到了取向硅钢沿不同位向的力学特性。在此基础上,根据取向硅钢各向异性的特点和绝缘涂层的实际状态,用Stoney公式对取向硅钢涂层应力的适用性进行了讨论。结果取向硅钢的各向异性不满足Stoney公式的适用条件,实际测试的取向硅钢的力学性能结果表明,取向硅钢符合正交对称各向异性材料的一般规律,据此给出了涂层对取向硅钢产生的张应力的计算公式,利用该公式对不同涂覆工艺条件下的胶体二氧化硅绝缘涂层的张应力进行了计算,涂层厚度在1～2μm范围内,双面张应力的计算值为4～11 MPa。结论文中张应力的计算公式不仅适用于取向硅钢,同样适用于其他基体为各向异性的类似情况。通过张应力的计算可知,涂层厚度与张应力呈正相关,张应力的增大将会促使取向硅钢的铁损降低。因此,开发大张力的绝缘涂层,是进一步改善取向硅钢磁性能的有效途径之一。     

树脂与硼酸对硅钢环保涂层性能影响的研究

研究了不同树脂体系以及不同硼酸含量对无取向硅钢环保涂层的耐水性、耐盐雾腐蚀性以及涂层发蓝前后的附着性和表面绝缘电阻等涂层性能的影响;并通过TG、FT-IR、SEM分析了其中差异的原因。结果表明:硼酸的加入使涂层耐水性降低;交联固化树脂的耐蚀性较好,但硼酸对其耐蚀性和发蓝后附着性无明显影响;乳液型树脂的耐蚀性较差,但加入固含量为9%的硼酸后其耐蚀性和发蓝后附着性都有明显改善。     

取向硅钢激光刻痕对绝缘层的影响及刻痕耐热性分析

研究了不同输入电流下激光刻痕对取向硅钢表面绝缘涂层的影响,分析了刻痕宽度、刻痕深度和磁性能随电流的变化规律及刻痕对绝缘涂层的破坏程度,并对刻痕后的取向硅钢样品进行退火,研究刻痕后磁畴粗化规律,对激光刻痕的耐热性进行分析。结果表明:随着电流的增大,刻痕的宽度和深度增大,刻痕对绝缘涂层的损伤严重。激光刻痕样品在500℃以上的温度下进行去应力退火,磁畴开始粗化,铁损较刻痕后升高。确定了磁畴粗化定量关系。随着退火温度升高,磁畴宽度增大,铁损升高的幅度增大。     

大气环境中霉菌对氟碳彩涂板老化行为的影响

目的 通过对氟碳彩涂板在海南文昌和云南西双版纳大气环境中曝晒后的失效行为进行对比研究,探明霉菌因素对氟碳彩涂板老化行为的影响。方法 运用扫描电子显微镜（SEM）、电化学阻抗谱（EIS）以及傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等分析手段,对不同周期涂层试样的表面形貌和防护性能进行了监测和分析,探究海南文昌和云南西双版纳两种不同环境室外自然曝晒下,氟碳涂层的老化失效和行为。结果 SEM照片表明,随着曝晒时间的增加,两个地区涂层试样均发生不同程度的老化,且西双版纳涂层试样表面出现明显的霉菌菌落附着。EIS结果表明,与文昌试样相比,西双版纳暴晒的涂层低频阻抗模值下降较快。FT-IR结果表明,西双版纳地区氟碳涂层老化的主要原因是涂层中的丙烯酸树脂在光照和真菌等微生物共同作用下发生分子链断裂。相比之下,在光照时间、辐射强度均高于西双版纳的情况下,文昌大气暴晒后的试样表现出较好的耐候性能。结论 霉菌引起的微生物降解加速了涂层的光老化进程,使得西双版纳暴晒试样老化程度较大。     

热老化对铝硅聚苯酯涂层抗砂粒冲蚀性能的影响北大核心CSCD

采用等离子喷涂技术(APS)在45钢表面制备了铝硅聚苯酯涂层,对原始涂层和经过不同时间热老化后的涂层进行冲蚀试验,研究热老化对铝硅聚苯酯封严涂层抵抗砂粒冲蚀性能的影响。采用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及光学显微镜等分析涂层的性能和失效机理。结果表明:热老化导致涂层结构完整性遭到破坏,并且降低了涂层中铝硅合金的强度和塑性;随着热老化时间的延长,涂层的抗砂粒冲蚀能力变差,特别是经过300 h热老化后,涂层中出现了铝硅合金的贯穿开裂,使得涂层中较强韧的金属网骨架发生破坏,导致涂层的抗砂粒冲蚀性能严重恶化。     

氟改性和硅改性丙烯酸聚氨酯涂层的制备及环境行为

目的研究氟改性和硅改性丙烯酸聚氨酯涂层在不同环境中的失效行为。方法通过溶液聚合法制备具有一定羟基含量的丙烯酸酯树脂,再将丙烯酸树脂与多异腈酸酯固化剂配合,获得丙烯酸聚氨酯涂层。通过在丙烯酸酯合成中引入含氟丙烯酸酯单体,制得氟改性丙烯酸聚氨酯涂层;通过在固化过程中引入氨基硅油,制得硅改性丙烯酸聚氨酯涂层。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析涂层的化学组成。对涂层试样进行温度环境实验(室温和100,150℃)、湿热环境实验和氙灯老化实验,分析涂层疏水性、光泽度等表面特性的变化。结果氟、硅改性有效提高了涂层的疏水性。未改性、氟改性和硅改性三种涂层在100℃以下的环境中服役时,疏水性和光泽度比较稳定。硅改性涂层在150℃的高温环境中较未改性和氟改性涂层失效慢。湿热环境对三种涂层的接触角和光泽度等性能影响不大。氟改性涂层在氙灯老化环境中的失效程度较另外两种涂层轻。结论氟改性涂层耐光老化性能较好,硅改性涂层耐温性较好。     

微弧等离子喷涂制备莫来石/金属复合热障涂层

运用微弧等离子喷涂制备了莫来石/金属复合热障涂层.研究了涂层的微观结构、结合强度、隔热性能和抗热震性能.复合涂层结构为莫来石颗粒被"包裹"在金属层片状结构中;涂层的结合强度大于30 MPa.随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的隔热性能有所提高,随涂层表面温度的升高,涂层的隔热温度也不断提高,涂层的最高隔热温度为125℃.1 150℃的水淬热震试验表明,基体变形是导致涂层失效的重要原因之一,随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的抗热震次数先增加后减小,粉末中莫来石含量为40%的涂层的抗热震性能最好,抗热震次数最多为72次.     

表面接枝含氟树脂改性HGB的制备及性能研究

目的对中空玻璃微珠(HGB)进行表面接枝含氟树脂改性,以其为填料制备含氟树脂涂料,并进行性能研究。方法将中空玻璃微珠分别经NaOH溶液、硅烷偶联剂KH550、HDI三聚体、含氟树脂处理,并通过FTIR、SEM、EDS等表征手段对接枝情况进行验证。以制备的表面接枝含氟树脂HGB(F-HGB)为填料,制备了含氟树脂隔热涂料,研究了HGB改性温度、时间对F-HGB接触角的影响,以及HGB粒径、添加量、改性、涂层厚度对涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度的影响。结果成功制备出F-HGB,50℃下接枝含氟树脂反应8h,F-HGB与纯水的静态接触角为149.21°。与HGB/含氟树脂涂料相比,F-HGB/含氟树脂涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度均有较大幅度的提高和改善。当F-IM16K添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层与水的接触角为100°,模拟曝晒实验涂层试板温差为7.4℃,拉伸强度为10.39 MPa。当F-K1添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层的导热系数为0.0701 W/(m·K),同时涂层隔热性能随HGB粒径、添加量的增大而增强,拉伸强度随之降低,但表面改性能有效减小涂料拉伸强度的降低幅度。结论 F-HGB具有疏水、隔热、与含氟树脂相容性好的特点,可作为功能填料制备疏水、隔热、力学性能优良的多功能涂料。     

SiO2气凝胶绝热涂层隔热与耐高温性能研究

目的探究SiO_2气凝胶在绝热涂层中的应用,利用SiO_2气凝胶的低导热系数、低密度、高孔隙率及低折射率等优异性质,提高涂层隔热性能和耐高温性能。方法通过筛选不同类型的水性树脂和功能填料,选择吸热较少的树脂和隔热性能优异的填料作为绝热涂层的原材料。采用自制隔热装置以及导热系数测量仪,对添加不同质量分数SiO_2气凝胶的绝热涂层的隔热性能进行研究,并采用XRD、FT-IR等多种分析手段,研究涂层加热到200、300、400℃时的物相结构和基团变化。结果水性丙烯酸树脂含吸热基团较少,在相同光照条件下,平衡温度分别比聚氨酯树脂和环氧树脂低0.8℃和1.8℃,适宜作SiO_2气凝胶绝热涂层的成膜物质。涂层隔热性能随SiO_2气凝胶质量分数的增加呈先增强后减弱的趋势,当SiO_2气凝胶质量分数为5%时,涂层的隔热性能最佳,同未添加SiO_2气凝胶的涂层相比,最大温差可达12℃。随SiO_2气凝胶质量分数的增加,涂层的耐高温性能提升,当SiO_2气凝胶的质量分数为7%时,涂层能在400℃高温下保持良好的性能。结论 SiO_2气凝胶对隔热涂层的隔热性能和耐高温性能有较大提升,对SiO_2气凝胶涂层的多领域应用奠定了一定基础。     

复合型建筑节能涂层的制备及性能研究

目的提高建筑节能涂层的隔热性能,为多种隔热机理于一体的建筑节能涂层提供借鉴意义。方法自制复合乳液作为复合涂层的粘合剂,将含空心微珠填料的涂层做底面涂层,含镍钛黄颜料的涂层做表面涂层,制备了底-表面复合型建筑节能涂层,并探究了镍钛黄掺量对涂层性能的影响。采用X射线衍射仪、紫外/可见光/近红外分光光度计、长波发射率仪、精密色差仪和扫描电子显微镜对镍钛黄和涂层性能进行表征,采用红外灯模拟太阳热源测量涂层的隔热性能。结果镍钛黄晶体结构为金红石型,且具有优异的可见光和近红外反射特性,其在可见光和近红外波段的平均反射率达72.61%。镍钛黄掺量对复合涂层在可见光和近红外波段平均反射率具有一定的影响,当镍钛黄掺量为20%时,复合涂层在近红外波段的平均反射率最高为66.75%,此时涂层在3~5μm和8~14μm波段的长波发射率分别为0.95和0.94,试板背面平衡温度比仅含相同掺量镍钛黄的表面涂层试板背面平衡温度降低2.4%,隔热性能得到提升。结论采用阻隔-反射型/底-表面复合结构可以提升建筑节能涂层的隔热性能,实际应用时颜料掺量以20%为宜。     

Influence of thermal shock on insulation effect of nano-multilayer thermal barrier coatings

Thermal barrier coatings (TBCs) with nano-multilayer structure were investigated by thermal shock test. The change of insulation effect during thermal shock test was studied by in-situ temperature monitor with a thermal couple set into the substrate. Microstructure and electrical properties of TBCs were characterized by SEM and Impedance Spectroscopy, respectively. Initial increase in insulation effect was observed and related to the formation and growth of perpendicular microcracks in top coat and transversal microcracks in TGO. With thermal shock, the insulation effect decreased due to the further growth of microcracks in top coat and TGO which induced the failure of TBCs.     

热障涂层隔热性能测试方法分析

分别利用4种不同的隔热性能测试方法,对氧乙炔火焰喷涂工艺制备的ZrO2陶瓷热障涂层的隔热性能进行了测试,通过红外测温仪和热电偶连接温度记录仪两种不同方式,测试试样金属基体温度,获得4组不同涂层厚度试样金属基体的温度变化曲线,并结合陶瓷涂层的服役工况对测试结果进行了分析,结果表明,测试方法不同,隔热性能测试所得数据也有所差异,但这4种测试方法均可不同程度的反映热障涂层的隔热效果及变化趋势,在接近实际服役工况条件下,可定性评估涂层隔热性能。     

Effect of high-temperature aging on the thermal conductivity of nanocrystalline tetragonal yttria-stabilized zirconia

The thermal conductivity of yttria-stabilized zirconia (YSZ) thermal barrier coatings increases with high-temperature aging. This common observation has been attributed to the densification of the coatings as porosity sinters out and pores and cracks spheroidize to minimize their surface energy. We show that the thermal conductivity of fully-dense 3 mol.% Y₂O₃ stabilized zirconia (3YSZ) also increases with high-temperature aging, indicating that densification and pore shape changes alone are not responsible for all the observed increase in thermal conductivity of coatings. Instead, there are also increases due to a combination of phase separation and grain growth. The increase in thermal conductivity can be described by a Larson–Miller parameter. It is also found that the increase in thermal conductivity with aging is greatest when measured at room temperature and decreases with increasing measurement temperature. Measured at 1000 °C, the thermal conductivity of zirconia is almost temperature independent and the changes in thermal conductivity with aging are less than 15%, even after aging for 50 h at 1400 °C.     

提高等离子喷涂热障涂层隔热性能的方法

为进一步提高等离子喷涂热障涂层的隔热性能,对陶瓷材料的导热理论及热障涂层的热导率进行了研究.提出了包括寻求新型热障涂层陶瓷材料、添加掺杂剂、制备纳米涂层及双陶瓷层热障涂层等能够改善等离子喷涂涂层隔热性能的方法;并指出,采用等离子喷涂技术制备带颜色的稀土锆酸盐纳米双陶瓷层热障涂层,将会进一步改善热障涂层的隔热性能.     

隔热保温涂料的研究发展及应用

从隔热保温涂料的基本原理出发,根据隔热机理和隔热方式的不同将隔热保温涂料分为阻隔型、反射型和辐射型三类,简要介绍了这三种类型隔热保温涂料的隔热机理,概述了隔热保温涂料的应用现状,同时结合石油工业中稠油热采存在的问题与采油油管表面的工作要求,提出了在隔热油管表面采用无机高效隔热涂层的应用构想,总结了隔热保温涂料的发展趋势,最后指出了目前隔热保温涂料发展研究存在的问题与不足。     

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。