氢气流量对大气等离子喷涂TiO2涂层导电性的影响

采用大气等离子喷涂方法制备TiO2涂层,研究氢气流量的变化对TiO2涂层的显微结构、相结构以及导电性的影响.随着氢气流量的增加,TiO2涂层的孔隙率减少,缺氧相增加,涂层的电阻率随之减小.同时在通电升温条件下涂层的电导率随温度的升高而增加.结果表明,大气等离子喷涂TiO2涂层主要由金红石相、锐钛矿相和缺氧相Magneli(TinO2n-1,n=4～10)组成,各相的含量与等离子气中氢气的流量有关.     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。     

等离子喷涂TiO_2涂层及其光催化性能研究

采用等离子喷涂方法在304不锈钢表面制备了TiO2、AT40（40％TiO2,60％Al2O3）涂层,研究了涂层对甲基橙的光催化降解性能。采用金相分析方法和扫描电镜（SEM）观察了涂层微观结构,用x射线衍射法分析了涂层的相结构。结果表明：涂层与基体结合紧密,表面的孔隙有利于降解率的提高,锐钛型TiO2的含量是影响光催化效果的关键,纯TiO2涂层的降解率高于AT40涂层。     

TiO2组元对RuO2+SnO2+TiO2/Ti阳极涂层微观结构的影响

通过溶胶凝胶(Sol-gel)过程制备了添加TiO2的RuO2 SnO2／Ti纳米涂层钛阳极，并通过X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)、透射电子显微镜(TEM)分析了TiO2组元对RuO2 TiO2 SnO2／Ti电极涂层的微观结构和晶粒尺寸的影响。结果表明：涂层组成物主要为(Ru，Sn，Ti)O2固溶体，在TiO2含量增加、退火温度升高时，该固溶体仍可稳定存在；添加TiO2细化晶粒的效果不显著，但随退火温度的升高，TiO2相对含量较高的涂层中晶粒长大速率较低，即TiO2具备稳定晶粒尺寸的作用；添加TiO2的涂层晶粒外观呈较理想的等轴状。     

S135钻杆材料等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层组织与性能

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。     

纳米Al_2O_3-13％TiO_2粉末及其等离子喷涂涂层的相变

将商用纳米Al_2O_3与TiO_2粉末混合制浆,通过喷雾造粒技术重构成大颗粒纳米Al_2O_3-13％T102团聚粉体,然后采用不同加热温度进行烧结,制备用于热喷涂的纳米喂料。采用等离子喷涂技术沉积形成纳米涂层。利用XRD和SEM对纳米粉末和涂层的形貌、显微结构和晶相进行表征。结果表明,在烧结过程中纳米氧化铝没有发生相变,而纳米氧化钛则由锐钛矿相转变为金红石相;在等离子喷涂过程中,部分a—Al_2O_3发生熔化转变为y—Al_2O_3,且转变量与喷涂工艺参数有关;而TiO_2相只在较低喷涂工艺参数下存在衍射峰,在较高喷涂工艺参数下则以z—A1203＂Ti02固溶体存在;涂层在热处理过程中会发生y．A1203向a—A1203的转变,且有Ti02相析出。     

等离子复合处理制备光催化N掺杂TiO2薄膜（英文）

通过等离子合金化技术在不锈钢表面制备TiN薄膜,然后对TiN薄膜进行热氧化得到N掺杂TiO2薄膜。同时制备 TiO2薄膜作为对比研究。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及紫外-可见分光光度仪(UV-Vis)对得到的薄膜进行表征。XRD测试结果表明:经过450 °C氧化处理的薄膜中存在锐钛矿晶型的TiO2。经热氧化后薄膜表面均匀分布着尺寸接近的微小凸起物。TiO2和N掺杂TiO2的带隙分别为3.25eV和3.08eV。可见光下薄膜催化剂降解亚甲基蓝溶液的实验结果表明:N 掺杂TiO2薄膜比未掺杂TiO2薄膜的光催化效率明显高,可见光照射150min后对亚甲基蓝溶液的最终降解率为20%。     

悬浮液等离子喷涂高效制备TiO2涂层及其光催化性能

目的 解决TiO2粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO2在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法 采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO2涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO2中的Ti⁴⁺还原成Ti³⁺。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱光谱仪、紫外-可见光谱仪等对TiO2粉末以及所制备涂层的结构形貌、物相组成、元素价态、光学特性进行分析。以亚甲基蓝为目标污染物,使用光化学反应仪测试粉末和涂层的光催化性能。结果 TiO2涂层表面呈现由熔融和半熔融颗粒组成的“喀斯特”微观形貌,表面粗糙度为2.94 µm,孔隙率为10.2%。TiO2粉末物相为纯锐钛矿,涂层物相由锐钛矿、金红石相及TiO2－x相组成。TiO2涂层中Ti³⁺的存在使其带间隙减小0.6 eV。在紫外光条件下,TiO2粉末的催化速率为0.003 48,而涂层的催化速率为0.003 45。在可见光条件下,粉末的催化速率与亚甲基蓝的光解速率相近,涂层的催化速率是0.003 07。结论 通过SPS技术成功制备了TiO2光催化涂层,其在可见光条件下的催化性能较粉末有显著提升。     

添加SnO2的RuO2＋TiO2／Ti钛阳极的组织形貌

采用溶胶凝胶(Sol-gel)法，经涂刷、烧结、退火等工艺制备了添加不同含量SnO2的RuO2 SnO2 TiO2／Ti涂层钛阳极。并通过X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)、透射电镜(TEM)分析了SnO2组元对RuO2 TiO2 SnO2／Ti钛阳极涂层组织、晶粒尺寸和外观形貌的影响。结果表明：本实验所获涂层颗粒为纳米结构，且添加SnO2组元有显著细化涂层晶粒的效果：阳极涂层主要组成物相为(Ru，Sn,Ti)O2固溶体，SnO2组元含量增加、退火温度升高，该固溶体能稳定存在；添加SnO2组元的RuO2 SnO2 TiO2涂层晶粒外观呈较理想等轴状特征。     

Composition and structure of coatings on Ti-6Al-4V alloy by micro-plasma oxidation in NaAlO2 solution

Compound ceramic coatings on Ti-6Al-4V alloy were prepared for different time by pulsed bi-polar micro-plasma oxidation (MPO) in NaAlO2 solution. The phase composition was studied by XRD. And the electrochemical impedance spectra (EIS) of the coatings were measured to study the structure of the coatings, combined with the surface morphology. Using the proper EIS interpreting software, the "equivalent circuit" of the coatings was established, and meanwhile fitting values of equivalent element were obtained. The results show that the coating is composed of Al2 TiO5, α-Al2O3 and rutile TiO2, of which Al2 TiO5 is the main crystalline. Increasing the MPO time, the contents of Al2TiO5, rutile TiO2 and α-Al2O3 in the surface of the coating increase. And the EIS analysis and the surface morphology of the coatings illustrates the double-layer structure of the coatings, and the outer layer is loosen and the inner layer is compact. With the increase of the oxidizing time, the surface coarse degree of the coatings and the porosity of the outer layer of the coating are increased while the compactness of the inner layer of the coating is improved.     

在醇酸涂料中的纳米TiO2分散性及涂层耐磨性

 在制备涂料中，颜料的分散是非常重要的，本文选择了一种非离子型的表面活性剂作为纳米TiO2在醇酸涂料中的分散剂，用激光粒度仪得到了涂料体系中的TiO2的粒度分布曲线.并结合TEM照片观察到了在有分散剂和没有分散剂时，纳米粉TiO2的分散状态.同时比较了含有不同含量TiO2(mass%)及含有普通钛白粉的涂层耐磨性，结果表明，有4%的纳米TiO2涂层耐磨性最好.       

A new application field of plasma spraying technique to environmental depollution

To expand the application of plasma spraying technique, TiO2 coatings were prepared using agglomerated anatase TiO2 powder to solve the environmental problems. The composition and photocatalytic activity of plasma sprayed TiO2 coatings were investigated systematically. The content of anatase TiO2 in the sprayed coatings was approximate to 7%- 15%, which was influenced by the melting state of TiO2 powder in plasma spraying process. The surface of sprayed coating was very rough and the arithmetical mean deviation of the surface profiles (Ra) was in the range of 5.7 - 8.8 μm. Under lower arc current, the surface of the coating became rougher. The anatase to rutile phase transformation temperature of agglomerated anatase TiO2 powder was approximate to 1 173 K. The TiO2 coating sprayed under the arc current of 400 A had good photocatalytic activity for the relative high content of anatase phase in it. It is concluded that the application of plasma spraying technique to environmental field has been developed.     

Microstructure and properties of Al2O3-13%TiO2 coatings sprayed using nanostructured powders

The microstructure and wear performance of M203-13% TiO2 coatings prepared by plasma spraying of agglom- erated nanoparticle powders were investigated. SEM analysis showed that the as-sprayed Al2O3-TiO2 coatings comprise of two kinds of typical region： fully melted region and unmelted/partially melted nanostructured region, which is different than the conventional coating with lamellar structure. It is shown that the microhardness of the nanostructured coatings was about 15%-30% higher than that of the conventional coating and the wear resistance is significantly improved, especially under a high wear load. The nanostructured coating sprayed at a lower power shows a lower wear resistance than the coatings produced at a higher power, because of the presence of pores and microstructural defects which are detrimental to the fracture toughness of the coatings.     

等离子合金化/热氧化复合技术制备光催化N掺杂TiO2薄膜

目的 提高316 L不锈钢表面的光催化和亲水性能.方法 通过等离子表面合金化技术在316 L不锈钢表面制备结合良好的TiN薄膜,然后对TiN薄膜进行热氧化,得到N掺杂TiO2薄膜.利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜及紫外-可见分光光度仪对制备的N掺杂TiO2薄膜进行表征,并通过光催化实验和亲水性实验考察其光催化性能和亲水性.结果 经过空气中450℃氧化处理2 h的薄膜中存在锐钛矿晶型的TiO2,样品中的N元素取代了部分O.未掺杂TiO2和N掺杂TiO2的带隙宽度分别为3.25、3.08 eV.经热氧化处理后,薄膜表面致密,无裂纹和微孔,均匀分布着尺寸相近的微小凸起物.经可见光照射150 min后,N掺杂TiO2薄膜对亚甲基蓝溶液的最终降解率为20%.此外,N掺杂TiO2薄膜具有较高的亲水性,可见光照射下,30min内接触角降为8.5°.结论 N掺杂TiO2薄膜能有效提高316 L不锈钢表面的光催化和亲水性能.     

Effect of K_2TiO(C_2O_4)_2 Addition in Electrolyte on the Microstructure and Tribological Behavior of Micro-Arc Oxidation Coatings on Aluminum Alloy

Micro-arc oxidation(MAO)coatings with different concentrations of K_2TiO(C_2O_4)_2 in the sodium silicate base electrolyte were prepared on 6061 aluminum alloy with the aim of promoting a better understanding of the formation mechanisms and tribological behaviors of the coatings.Scanning electron microscopy(SEM)assisted with energy-dispersive X-ray spectroscopy(EDS),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)and friction test were employed to characterize the MAO processes and microstructure of the resultant coatings.Results showed that the composition and microstructure of the coatings were significantly affected by the addition of K_2TiO(C_2O_4)_2.A sealing microstructure of MAO coating was obtained with the addition of K_2TiO(C_2O_4)_2.Ti element from K_2TiO(C_2O_4)_2 was only absorbed into the defects of micropores under surface energy in the early stage,while in the later stage,Ti element was predominant in the micropores and distributed on the coatings under plasma discharge to form TiO_2.It was demonstrated that Ti and Si elements from the electrolyte could interact with each other during the MAO process and the interaction mechanism was systematically analyzed.Wear resistance of the MAO coatings with K_2TiO(C_2O_4)_2 addition was significantly improved compared with that of the MAO coatings without K_2TiO(C_2O_4)_2 addition.     

Microstructure and Anticorrosion Property of AT13 Coatings Made by Combination of Nanoparticles Doping and Plasma Spraying Technique

IT is a great interest'1'of the nanometer coatings madeby air spraying(APS)technique in recent years.Thenanometer structure in thermal spraying powders can beremained in coatings after plasma spraying.Thecoatings have an excellent performance'2'3created byeffects of small size and high interface of nanometermaterials and a large amount of grain boundary existingin coatings.However,the size of nanometer particles isso small and easy to be aggregated that a series ofcomplicated process contain…     

抗菌元素对纳米TiO2涂层结构和性能的影响

目的为克服纳米氧化钛在黑暗条件下不具有抗菌效果这一缺点,使用抗菌金属元素Cu、Zn和Ag掺杂以提高其抗菌性能。方法利用大气等离子喷涂技术在钛合金表面制备Cu、Zn和Ag掺杂的TiO_2复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),对涂层的物相组成和表面形貌进行表征。利用接触角测量仪、三位轮廓仪、电化学工作站和电感耦合等离子体原子发射光谱,对涂层的亲水性、表面粗糙度、耐腐蚀性能和抗菌离子释放情况进行表征。利用细菌和涂层共培养实验来评价涂层的抗菌效果。结果抗菌金属元素掺杂没有改变TiO_2涂层的主要相结构,涂层主要由金红石相组成。涂层具有微米级的表面粗糙度,表面由粒径小于50 nm的粒子组成。掺杂使TiO_2涂层的亲水性略有降低。Cu掺杂的涂层的耐腐蚀性能大幅提升,抗菌金属离子在各涂层中都可以释放,且Cu掺杂涂层中的释放量最高。与细菌共培养24 h之后,TiO_2涂层没有显示出抗菌效果,掺杂后涂层表现出优异的抗菌性能。在有水存在的条件下进行紫外光预辐照,可以显著提高TiO_2涂层的抗菌性能,且掺杂后的涂层在经过预辐照后抗菌性能的提升大于TiO_2涂层。结论抗菌金属元素掺杂不改变涂层结构,同时大幅提高了等离子喷涂TiO_2涂层在黑暗条件下的抗菌性能,紫外预辐照处理能够使没有抗菌性能的TiO_2涂层具备抗菌效果,也能进一步提升掺杂涂层的抗菌效果。     

等离子喷涂Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷 复合涂层的微观组织及电化学性能

目的 通过等离子喷涂工艺,在油气管道X70管线钢表面制备出Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层,研究该涂层的微观组织与电化学性能。方法 采用9MC Plasma Control Unit等离子喷涂系统,基于线切割尺寸为40 mm×24 mm×6 mm的X70管线钢基体表面,沉积Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜观察该复合涂层的微观组织与形貌,利用X射线衍射仪分析该复合涂层的物相组成,利用电化学工作站测定该复合涂层的电化学腐蚀性能。结果 Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层由完全熔化区和半熔化区双态组成,呈典型的等离子喷涂层状结构,层与层之间结合较紧密,分布着富Cr2O3沉积区与富TiO2沉积区,无相变产生,完全熔融的TiO2液相可嵌入到未完全熔融的Cr2O3结构间隙中形成固溶结构。经电化学腐蚀性能测试,其自腐蚀电位介于-0.4 ~ -0.3 V之间,高于X70管线钢基体的自腐蚀电位-0.6 ~ -0.5 V,腐蚀倾向滞后,表现出好的抗腐蚀性能。结论 研究选取的等离子喷涂参数较合适,并成功制备出了能明显提高油气管道X70管线钢抗电化学腐蚀性且组织分布均匀的Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层。     

反应等离子喷涂制备FeAl2O4-Al2O3-Fe复合涂层的研究

以铝粉和氧化铁粉为原料,制备出适于等离子喷涂的复合团聚粉体;并采用反应等离子喷涂技术制备出FeAl2O4-Al2O3-Fe复合涂层,用SEM和XRD分析了复合涂层的组织结构.结果表明反应等离子喷涂得到了以层状基体相FeAl2O4与硬质相Al2O3为骨架,球状Fe相弥散分布于基体上的复合涂层.     

g-C3N4/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能的研究

目的 获得在可见光下光催化活性较好,且可回收、可重复利用的光催化材料。方法 在钛基底上采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列（TiO2 NTAs）,将TiO2 NTAs在10%尿素溶液中浸渍不同时间后,在氮气保护下高温热分解,制备g-C3N4/TiO2 NTAs复合薄膜。采用XRD、SEM、TEM对复合薄膜进行物相及形貌的表征,在可见光照射下,通过亚甲基蓝溶液的催化降解实验来评估复合薄膜的光催化活性。结果 在10%尿素溶液中浸渍不同时间后所获得的g-C3N4/TiO2 NTAs样品,其可见光催化活性均较纯TiO2 NTAs有所提高,而且随浸渍时间的增加,其可见光催化活性依次增加。浸渍时间为6 h的g-C3N4/TiO2 NTAs样品,在可见光下的光催化活性最高,在120 min内对亚甲基蓝的降解率可达73%。继续增加浸渍时间,所获得的TiO2 NTAs样品的可见光催化活性有所降低。结论 g-C3N4与TiO2 NTAs复合,可以有效提高TiO2 NTAs的光催化活性,其原因是g-C3N4的复合提高了载流子的传递效率,同时也提高了对可见光的吸收。