溶胶-凝胶制备的Al2O3涂层抗原子氧侵蚀性能研究

以异丙醇铝（Al（C3H7O）3）为先驱物，水为溶剂，HNO3做胶溶剂制得了稳定、均一的Al2O3溶胶，浸涂在聚酰亚胺和银薄膜表面干燥后获得了致密透明的涂层。采用空间综合环境地面模拟设备对试样进行了原子氧暴露实验。结果表明：溶胶．凝胶制备的Al2O3涂层抗原子氧侵蚀性能优异，抗原子氧侵蚀性能比聚酰亚胺基体提高了2个数量级以上。经FTIR和XPS分析表明：在原子氧暴露后涂层表面生成了一层Al2O3，阻止了原子氧对基体材料的进一步侵蚀。涂覆涂层后基体的光学性能没有受到影响。实验证明溶胶．凝胶制备抗原子氧侵蚀的防护涂层是一种行之有效的方法。它工艺简单，可涂覆形状复杂、大面积的器件。     

溶胶-凝胶制备的Al_2O_3-SiO_2复合陶瓷涂层抗原子氧侵蚀性能研究

采用溶胶-凝胶法,以异丙醇铝、正硅酸乙酯为原料制得了稳定、均一的溶胶,浸涂在聚酰亚胺表面干燥后获得了致密透明的涂层.采用空间综合环境地面模拟设备对试样进行了原子氧(Atomic Oxygen, AO)暴露实验.测试表明,溶胶-凝胶制备的Al_2O_3-SiO_2涂层抗原子氧侵蚀性能优异,抗原子氧侵蚀性能比聚酰亚胺基体提高了2个数量级以上.经原子氧暴露后的复合陶瓷涂层质量几乎没有发生变化.经FTIR和XPS分析表明,在原子氧暴露后涂层表面产生的是Al_2O_3-SiO_2复合物.SEM分析表明,无涂层的聚酰亚胺原子氧暴露后表面非常粗糙且表面呈现地毯状形貌,而涂覆涂层的试样暴露前后表面形貌没有发生变化.采用紫外-可见光-近红外分光光度计对涂覆溶胶-凝胶复合陶瓷涂层后的试样分析表明原子氧暴露前后试样表面的光学性能也未发生变化.     

有机硅/二氧化硅杂化涂层抗原子氧侵蚀性能研究

采用溶胶-凝胶法,以一甲基三乙氧基硅烷(MTES)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂,通过溶胶-凝胶法制备出分子级复合的SiO2杂化有机硅树脂,浸涂在聚酰亚胺表面干燥后获得了透明致密的涂层。采用自己研制的空间综合环境地面模拟设备对试样进行了原子氧暴露实验。测试表明,溶胶-凝胶制备的有机硅/SiO2涂层抗原子氧侵蚀性能优异,抗原子氧侵蚀性能比聚酰亚胺基体提高了2个数量级以上。经AO暴露后的杂化涂层质量几乎没有发生变化。经FTIR和XPS分析表明,在原子氧暴露后涂层表面产生的是SiO2陶瓷层。SEM分析表明无涂层的聚酰亚胺原子氧暴露后表面非常粗糙,表面呈现地毯状形貌而涂覆涂层试样暴露前后表面形貌没有发生变化。采用紫外-可见光-近红外分光光度计对涂覆有机硅/SiO2涂层试样分析表明,原子氧暴露前后试样表面的光学性能也未发生变化。实验证明,制备抗原子氧侵蚀的防护涂层的溶胶-凝胶法是一种行之有效的方法。     

环境因素对聚酰亚胺薄膜及涂层侵蚀效应分析

目的采用不同表面改性方法处理聚酰亚胺,研究温度、湿度、紫外辐照和原子氧等环境因素对聚酰亚胺基体及涂层的侵蚀效应。方法用碱性溶液(NaOH)、硅烷偶联剂(KH-550)分别在水热及溶剂热条件下处理聚酰亚胺薄膜。用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶,并在改性后的聚酰亚胺薄膜表面制备二氧化硅涂层。处理后样品的亲水性变化由接触角测量仪测定,透光率用紫外可见分光光度计表征,表面形貌用扫描电镜观察,表面结构变化由傅里叶变换红外光谱仪测定。环境效应试验用紫外老化箱和原子氧模拟试验装置进行评价,并用扫描电镜和材料显微镜表征环境因素对涂层产生的影响和破坏作用。结果实验得出的最佳表面处理条件为:(1)NaOH浓度0.1 mol/L,水热温度120℃,时间60 min;(2)20vol%KH-550+80vol%Et OH,溶剂热温度180℃,时间60 min。在此条件下处理后的聚酰亚胺基体与二氧化硅涂层界面结合较牢固。结论使用碱液水热处理与硅烷偶联剂溶剂热相结合的处理方法,可有效改善Si O2涂层与聚酰亚胺基体的界面粘附性。所制备的涂层均匀致密,具有很好的抗原子氧侵蚀能力,但在储运过程中必须注意环境湿度对涂层产生的破坏作用。     

纳米氧化铝增强有机硅涂层抗原子氧剥蚀性能

采用硅烷偶联剂对纳米Al2O3进行表面处理并在聚酰亚胺(Polyimide)基材表面制备出纳米氧化铝增强有机硅涂层.用热阴极灯丝放电产生的氧等离子体来模拟原子氧环境,研究了有机硅涂层的质量损失、表面形貌及化学成分的变化.结果表明,原子氧对聚酰亚胺基材剥蚀严重,质量损失线性增加,表面形成地毯状.经表面处理的纳米Al2O3微粒可以均匀分布在有机硅涂层中,具有良好的抗原子氧剥蚀性能.原子氧暴露后,其质量损失和微观表面形貌变化较小,当纳米Al2O3含量为2.5%时,试样的质量损失仅为聚酰亚胺的4.7%.     

Cu基体上抗原子氧侵蚀的Al2O3涂层

在原子氧地面模拟设备中对铜片、Al2 O3 涂层试样进行了原子氧暴露实验 ,采用XPS、SEM等分析手段对暴露前后试样表面的物理和化学变化进行了研究。结果表明 :Cu受到原子氧的侵蚀 ,质量有少许增加 ,表面形貌和电学性能有些变化 ;Al2 O3 涂层质量变化很小 ,对基体提供了良好的保护作用。XPS分析结果表明Cu表面形成CuO氧化物层。反应溅射的Al2 O3 涂层是富Al的 ,初始暴露时由于氧化反应而质量有少许增加 ,随时间延长 ,涂层变得完全符合化学计量     

溶胶-凝胶法45钢表面制备Al2O3陶瓷涂层及性能

采用溶胶-凝胶法在45钢表面制备了Al2O3陶瓷涂层,研究了通过化学镀Ni-P层为中间过渡层对45钢表面Al2O3陶瓷涂层性能的影响.通过压入法和划痕法研究了膜基结合强度,观察了复合涂层压痕和划痕形貌,通过扫描电子显微镜(SEM)对复合涂层表面形貌进行了分析.结果表明,中间层与基体材料、Al2O3层与中间层结合良好,涂层均匀致密,表面显微硬度最大值为1030HV,压入法结果表明膜与45钢基体结合较好.     

溶胶-凝胶复合料浆热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层

在Fe-18Cr-8Ni不锈钢表面涂覆由纳米α-Al2O3颗粒、微米ZrO2-8wt%Y2O3(YSZ)颗粒和Al(OH)3-Y(OH)3溶胶-凝胶(sol-gel)组成的复合料浆层,采用热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层.为了匹配陶瓷涂层和金属基体间的热膨胀系数,采用sol-gel法在两者之间施加一层ZrO2-8wt%Y2O3过渡层.SEM分析结果表明,获得的陶瓷涂层厚度大于30μm,无裂纹.XRD分析结果表明,该陶瓷涂层主要由t-Zr0.92Y0.08O1.96和α-Al2O3以及少量t-ZrO2和γ-Al2O3相组成.900℃高温氧化实验结果表明,Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层能够有效提高Fe-18Cr-8Ni基体的抗高温氧化和抗剥落性能.     

溶胶-凝胶法制备Al2O3-ZrO2微叠涂层及其抗高温氧化行为

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在不锈钢表面制备Al2O3-ZrO2微叠涂层.微观组织形貌表明,涂层表面平整,厚度均匀,经过8次提拉及后续热处理获得的总厚度约为150 nm.高温氧化结果表明,所制备的Al2O3-ZrO2微叠涂层能够结合ZrO2涂层与金属基体热匹配性能好以及Al2O3涂层的氧扩散系数低的优点,表现出比二者更好的综合抗高温氧化及抗剥落性能.此外,Al2O3层和ZrO2层的排列组合模式对Al2O3-ZrO2微叠涂层的抗高温氧化性能也产生一定的影响,对于总层数和组分层数相同的体系,相邻氧阻挡层的厚度越大,微叠涂层的抗高温氧化性能越好.     

溶胶-凝胶法Al2O3涂覆钨纤维的制备及组织特性

采用溶胶-凝胶法在钨纤维的表面制备Al2O3涂层,用热分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)等方法研究钨纤维表面Al2O3涂层在不同干燥工艺、不同PVA添加量和不同煅烧温度下的组织特征。结果表明:采用分步干燥工艺可以避免涂层团聚和开裂;溶胶制备中加入体积分数为5%的聚乙烯醇(PVA)可以提高溶胶稳定性,有利于制备均匀且无裂纹的Al2O3涂层;钨纤维表面Al2O3涂层制备的最佳煅烧温度为950℃;采用Al2O3涂覆的钨纤维抗氧化温度提高了120℃,氧化增重减少了约9%。