表面预处理对复合材料铝导电涂层性能的影响

以喷砂和砂纸打磨2种方式对玻璃纤维增强复合材料进行表面预处理,利用火焰喷涂在处理过的试样表面上制备铝导电涂层,分析了表面预处理对导电涂层的表面形貌、结合强度、导电性能的影响.结果表明:采用喷砂和打磨制备的导电涂层的导电性都满足使用要求,影响铝导电层导电性的主要因素是导电层厚度,表面预处理方式对铝导电层导电性能影响不大,但对铝导电层结合强度的影响较大,喷砂处理制备的涂层比砂纸打磨处理的涂层结合强度高,因此更适宜采用喷砂的方法进行预处理.     

表面机械处理对5×××铝合金/涂层体系的结合强度和晶间腐蚀性能的影响

采用金相显微镜、电化学交流阻抗和扫描电镜研究表面机械处理(喷砂和打磨)对5×××铝合金/涂层体系的结合强度及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:试样经表面机械处理后,基体表面的清洁度提高,粗糙度增大,涂层与基体的结合强度显著提高;其中表面喷砂后,基体与涂层结合强度提高198.7%;表面打磨后,基体与涂层结合强度提高167.4%;表面机械处理后,基体的耐晶间腐蚀能力明显降低,但合金/涂层体系的耐晶间腐蚀能力显著提高;表面喷砂后,合金/涂层体系与基体的耐蚀性都强于表面打磨后的耐蚀性。     

表面处理对Al-Li合金胶接性能与耐腐蚀性的影响

目的提高铝锂合金胶接接头的强度与耐腐蚀性能。方法对铝锂合金板采用砂纸打磨、喷砂和磷酸阳极化处理,在表面处理后的基板上铺一层FM94胶,并加压固化,得到单搭接接头。分析不同表面处理后铝锂合金试样的表面形貌、表面粗糙度、表面自由能和表面化学组成,对接头进行湿热环境老化实验,测试湿热老化前后胶接接头的强度,研究揭示不同表面处理方法对胶接接头强度与抗湿热老化能力的影响。结果与砂纸打磨后的试样相比,喷砂与磷酸阳极化处理能显著提高铝锂合金试样的表面粗糙度和表面自由能。同时,经EDS分析发现,阳极化后铝锂合金表面氧元素大量增加。阳极化和喷砂处理后的接头强度分别为37.0、26.8MPa,而简单打磨过后的接头仅为16.4MPa。湿热老化后,磷酸阳极化处理的接头强度仅下降12.2%,而喷砂处理和砂纸打磨处理的接头强度分别下降了30.6%和19.5%。结论磷酸阳极化和喷砂处理均能增大铝锂合金胶接接头的强度,但阳极化处理效果更好,阳极化处理能显著加强接头的耐腐蚀能力,而喷砂处理则对接头的耐腐蚀能力无明显提升。     

金属表面硅烷化预处理制备聚乙烯涂层的研究

研究了KH 560硅烷偶联剂的水解工艺，采用不对硅烷水解平衡体系带来干扰和破坏的电导率测定法，在线检测硅烷的水解程度.利用水解后的KH 560硅烷溶液对低碳钢试件表面进行预处理，制备了聚乙烯（PE）涂层，对比了不同表面预处理工艺制备的PE涂层的结合强度.结果表明：由硅烷进行试件表面处理所得涂层的结合强度比用传统的砂纸打磨、酸洗、磷化、喷沙处理法分别高出了40.3%、46%、17.6%和13.2%，而涂层的断裂形式也有别于传统的处理方法，为内聚断裂；且PE涂层结合强度随着KH 560硅烷溶液浓度的增大反而下降.对于PE涂层的硅烷化处理，适宜的KH 560的浓度为5％左右，其水解时间为48 h.     

喷砂表面三维粗糙度参数对涂层结合强度的影响

目的揭示喷砂预处理表面三维粗糙度参数对热喷涂层结合强度的影响规律。方法以喷砂距离和喷砂速度为影响因子,对45#钢试样进行喷砂处理,采用三维光学显微镜测得各工艺参数下喷砂表面的三维形貌及三维粗糙度参数,并利用"粘接-拉伸"测试方法测得涂层的结合强度。利用回归分析方法,建立涂层结合强度与三维粗糙度参数间回归数学模型,并进一步分析三维粗糙度参数的影响机制。结果喷砂预处理表面随机分布着许多不规则形状的凸峰和凹坑,方向各异,没有固定的取向,其整体表面粗糙度S_a平均为4.84μm,涂层结合强度平均为32.8 MPa。涂层结合强度与三维粗糙度参数间存在着非线性相关关系,且S_a、S_(dr)、S_(dq)、S_q对涂层结合强度的影响较为显著。S_a和S_(dr)越大,有利于增大涂层与基体的接触面积;S_(dq)较大时,所形成的凹坑及凸峰较为尖锐,有利于为涂层机械结合提供更多的锚固点;结合界面的S_q较大时,其表面形貌以较深的凹坑为主,导致凹坑深处易形成残留气孔缺陷,降低涂层与基体间的润湿效果及结合性能。结论 S_a、S_(dr)、S_(dq)、S_q为涂层结合强度的主要影响因素,且存在非线性回归关系,各三维粗糙度参数对涂层结合强度的影响机制及趋势与回归数学模型一致。     

热喷涂铝过渡层对FEP涂层与钢基体结合强度的影响

研究了喷砂工艺和热喷涂铝过渡层对聚全氟乙丙烯(fluoroethylenepropylene,FEP)涂层与钢基体结合强度的影响.结果表明,喷砂处理后,涂层和基体结合强度随基体表面粗糙度增加先增后降.采用热喷涂工艺在钢基体上制备了铝过渡层,用扫描电镜和表面粗糙度测量仪研究了喷砂以及铝过渡层的表面形貌和表面粗糙度,用拉开法测定了FEP涂层和钢基体的结合强度.铝过渡层具有粗糙多孔的表面结构,在一定程度上增进了 FEP涂层与基体的结合强度.     

脉冲电子束与喷砂复合处理对MCrAlY涂层表面粗糙度及结合强度的影响

采用强流脉冲电子束(high-current pulsed electron beam,HCPEB)技术与喷砂技术对MCrAlY金属粘结层表面进行复合处理,考察处理前后MCrAlY涂层形貌和表面粗糙度的变化及其对粘结层与YSZ陶瓷层之间结合强度的影响.结果表明,HCPEB轰击处理后,涂层表面发生重熔,形成大量的连续起伏的胞状凸起结构,重熔层组织较为致密. HCPEB与喷砂复合处理后,凸起结构最表层发生粗化,涂层表面形成大量的连续均匀的锯齿状凹凸点,进而使涂层表面进一步粗化,表面粗糙度增加.拉伸试验结果显示,经过复合处理的MCrAlY涂层与YSZ陶瓷层之间的结合强度明显提高. HCPEB与喷砂复合技术不仅强化了陶瓷面层与粘结层之间的结合,同样也保证了涂层界面的完整性及均匀性.     

表面处理对热障涂层寿命及失效机理的影响研究

采用真空电弧离子镀和电子束物理气相沉积技术在高温合金DZ125上沉积NiCrAlYSi金属粘结层和YSZ陶瓷面层。研究了抛光、振动光饰、砂纸打磨及吹砂四种不同的表面处理方法对金属粘结层表面微观结构和界面状态的影响。实验结果表明,四种表面处理方法都改善了金属粘结层表面结构,降低了表面粗糙度。进一步探讨了表面处理对涂层结合强度的作用,结果表明经过表面处理后的样品结合强度都得到了提高。并分析了不同表面处理方法对涂层寿命的影响,最终明确了热障涂层失效机理。     

预处理工艺对SLM成型CoCr合金牙冠牙桥金瓷结合机制及性能的影响

为了探究打磨喷砂预处理SLM成型CoCr合金基底对修复体的金瓷结合的影响机制,进而为SLM成型具有良好力学性能的CoCr合金牙冠牙桥修复体提供参考。采用SLM优化工艺参数成型3组CoCr合金基底试样,分别进行不同的打磨、喷砂预处理以相互对照,之后以相同参数进行烤瓷烧结。采用三点弯曲试验、粗糙度测试、SEM及EDS等测试方法分析不同对照组试样;测试结果表明,经过打磨和喷砂预处理的a组试样的金瓷结合强度达到36.79±0.49MPa,明显高于不打磨而保留SLM成型特征表面b组试样,以及打磨处理而不喷砂的c组试样,三组试样的平均金瓷结合强度均高于ISO9693：1999标准规定的最小值25MPa。a、c组的金瓷结合效果优于b组,3组试样的金瓷结合界面均发生元素扩散,分析还发现3组金瓷剥落面的残留物及其剥落面元素分布有显著差异;最终结论为：打磨、喷砂组合预处理获得的一定粗糙度的基底表面可保证金瓷间强大的化学结合以及可观的机械结合,可以显著提高SLM成型金瓷修复体的性能。     

基体表面粗糙度对涂层结合强度的影响

采用不同粒度的喷砂材料对基体表面进行喷砂粗化预处理,研究基体表面粗糙度的变化及其对等离子涂层和电弧涂层结合强度的影响.结果发现,基体表面粗糙程度对涂层与基体的结合强度有很大的影响.对于等离子喷涂,表面粗糙度应该存在一个最佳范围,并不是表面粗糙度越大,涂层与基体的结合就越好.喷涂方法不同,粗糙度的变化对涂层结合强度的影响不同.     

表面形貌对TB8钛合金/环氧树脂粘结性能的影响

目的 通过在基体表面构建出不同的微观结构,提升环氧树脂与钛合金的粘结强度。方法 采用等离子刻蚀设备,调节气体流量、处理时间、RF功率对TB8钛合金样品进行处理,并对处理过的样品进行单搭接接头制备。利用扫描电子显微镜对等离子刻蚀前后的样品表面形貌进行研究,利用XPS分析刻蚀前后样品表面化学成分变化,利用水接触角表征样品表面润湿性,利用电子万能试验机对等离子刻蚀处理后的样品与环氧树脂的粘结强度进行研究。结果 采用CF4对样品进行等离子化学刻蚀,不同的刻蚀时间形成了不同类型的表面微观结构,其中圆粒状结构比蜂窝坑结构表面的粘结性能优越。采用Ar对样品进行等离子溅射刻蚀,样品表面形成纳米级片状微坑结构。等离子刻蚀后,基体表面更加洁净,活性增强,水接触角基本降为0°,润湿性显著提升。等离子刻蚀处理前,样品与环氧树脂的粘结强度为5.32MPa;等离子刻蚀处理后,样品与环氧树脂的粘结强度可达23.25 MPa,而经喷砂后,等离子刻蚀处理的样品与环氧树脂的粘结强度高达30.29 MPa。最佳等离子刻蚀处理工艺参数为RF功率540 W,气体流量120 mL/min,处理时间50 min,喷砂后最佳等离子刻...     

高强双相钢表面选择性氧化行为对磷化性能的影响

目的确定高强双相钢表面Si、Mn元素选择性氧化行为对磷化性能的影响,以改善高强双相钢的磷化性能。方法在具备不同表面选择性氧化行为的试样表面制备磷化膜。采用X射线光电子能谱仪(XPS)、辉光光谱仪(GDS)、透射电镜(TEM)等手段,分析高强双相钢表面Si、Mn元素的选择性氧化行为,通过扫描电镜观察磷化膜的结晶状态,并采用电化学技术分析钢板在磷化液中的反应过程。结果当高强钢表面Si含量较少时,表面氧化物主要以弥散分布的小颗粒状Mn Al_2O_4形态存在,能够加快在磷化液中酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率为100%。当高强钢表面Si含量较高时,形成的Mn_2SiO_4容易在晶界聚集,颗粒尺寸较大,减慢了酸蚀反应速度,磷化晶粒尺寸大于8mm,均匀致密性差。而提高材料表面Mn元素的富集程度,可以减轻Mn_2SiO_4聚集的现象,提高酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率100%。结论减轻双相高强钢表面Si元素的富集程度,而提升Mn元素的富集程度,可以加快钢板在磷化液中的酸蚀反应,进而改善磷化性能。     

AA5083铝合金表面处理对AA5083/低温胶胶接性能的影响

目的为适应LNG船运输液化天然气时的低温工作环境,选择AA5083铝合金和外围保温材料,通过低温胶胶接的方式进行液货维护系统内部结构的搭建,保证满足基本强度要求的同时,降低生产成本。方法对AA5083铝合金进行喷砂和阳极氧化处理,对其表面形貌、表面粗糙度、表面能以及与低温胶的接触角进行表面性能表征,同时进行25、0、-60、-120℃四种不同温度下的单搭剪切力学性能测试,研究揭示不同表面处理方法对AA5083/低温胶胶接强度的影响。结果与AA5083铝合金原始试样对比,表面处理后的铝合金表面粗糙度变大,表面能升高,与低温胶的接触角变小,胶接接头强度显著提升,其中,阳极氧化后试样的胶接强度在0℃达到最大,为29.80 MPa,比原始试样提升了128.18%,比喷砂试样提升了29.90%。结论结合表面性能表征以及低温下的单搭剪切试验结果,喷砂和阳极氧化均能提高AA5083铝合金与低温胶的粘结强度,而且阳极氧化后的AA5083铝合金具有较好的综合性能。     

表面微结构对冰粘附强度的影响

目的研究试片表面粗糙度及分形维数对冰粘附强度的影响。方法通过对裸铝表面进行化学刻蚀及氟硅烷修饰,制备不同表面试片,测试试片表面的粗糙度和分形维数,应用冰粘附强度实验装置测试不同试片表面的冰粘附强度。结果粗糙度(x)与粘附强度(y)的关联式为:y=1.0966x+51.816(亲水表面),y=-0.67x+74.98(疏水表面)。分形维数(z)与粘附强度(y)的关联式为:y=-146.6z+493.5(亲水表面),y=95.45z-209.9(疏水表面)。结论亲水表面试片冰粘附强度随粗糙度的增加而增加,随分形维数的增加而减小,疏水表面试片的变化趋势则相反。冰粘附强度与粗糙度及分形维数之间存在较强的线性关系。表面粗糙度相同的试片经氟硅烷修饰后,冰粘附强度降低,且表面粗糙度越大,冰粘附强度下降越多。     

表面纳米化对316L不锈钢干摩擦性能的影响

目的研究表面纳米化316L不锈钢干摩擦磨损性能,以获得合理的喷丸时间,提高316L不锈钢的使用寿命。方法采用普通喷丸强化方法对316L不锈钢进行表面纳米化处理,利用洛氏硬度计测量了纳米化前后材料表面洛氏硬度;利用激光共聚焦显微镜观察了纳米化前后材料表面三维形貌,测量了材料表面的粗糙度;利用扫描电子显微镜观察了表面纳米化处理后横截面的金相组织;利用材料表面性能综合测试仪在干摩擦条件下进行了摩擦磨损实验,测量了材料的摩擦系数;利用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌,分析了材料的磨损机理。结果与未纳米化试样相比,喷丸时间为15 min时,表面硬度提高9.7%,而表面粗糙度降低17.6%,干摩擦系数降低17.3%;喷丸时间为30 min时,表面硬度提高34.1%,粗糙度降低35.1%,干摩擦系数降低28.8%。未纳米化试样呈现典型的粘着磨损和磨粒磨损机制,而纳米化处理后试样则主要呈现疲劳磨损和磨粒磨损机制。结论表面纳米化处理后试样表面硬度随处理时间的增加而增加,粗糙度随处理时间的增加而降低,干摩擦系数随处理时间的增加而减小。喷丸处理时间较短时以疲劳磨损为主,处理时间较长时以磨粒磨损为主。     

表面处理对TC4钛合金-GF/PEI复合材料电阻焊接强度的影响

目的提高钛合金-复合材料电阻焊接界面强度。方法以不锈钢网、预浸料和树脂薄膜的组合结构作为界面植入体,利用脉冲电阻焊接技术连接钛合金和玻璃纤维增强聚醚酰亚胺(GF/PEI)层合板。对表面光滑的钛合金分别进行砂纸机械打磨以及H_2O_2/NaOH碱性混合溶液刻蚀处理,并通过能谱分析仪、扫描电子显微镜和静态接触角测试仪,分别对钛合金表面成分、形貌和粗糙程度进行分析。对表面处理后的钛合金和GF/PEI层合板进行电阻焊接,并对焊件进行单搭接拉伸剪切试验,以评估焊接头的强度。利用超声波扫描显微镜检测层合板内部损伤验证接头失效模式。结果通过机械打磨后的钛合金,表面粗糙程度增加,接触角从56.8°上升到84.8°。钛合金与PEI树脂的界面结合性能上升,使最大焊接强度提升187.0%。碱性混合溶液刻蚀后的钛合金,表面形貌随刻蚀时间(t_e)的增长呈现出不同的结构,并在刻蚀后期出现亚微米级的网络结构,同时伴随着表面接触角从56.8°上升到136.3°。钛合金表面的亚微米级网络结构与PEI树脂形成机械互锁结构来共同承担焊接头的力学性能,使最大焊接强度提升198.4%。接头失效分析显示,焊接初期接头的主要失效模式为钛合金板从界面处直接剥离;焊件强度达到最佳时,失效模式转变为植入体断裂。结论对钛合金进行机械打磨和刻蚀处理可以有效改善表面粗糙程度,从而提高钛合金-GF/PEI层合板的焊接头强度。     

喷丸结合振动光整加工工艺对钛合金疲劳性能的影响

目的提高钛合金的疲劳性能。方法采用喷丸结合振动光整加工工艺对TC4钛合金进行了表面加工处理。对未加工试样、经过喷丸处理后的试样和经过喷丸与振动光整加工工艺处理后的试样,分别进行了表面粗糙度、表面层残余应力测试,并对三种状态下的试样进行了旋转弯曲疲劳试验。对比了不同工艺处理后试样的表面粗糙度、表层残余应力及疲劳强度。结果与喷丸工艺相比,采用喷丸结合振动光整加工工艺对试样进行处理后,试样的表面残余压应力值提高了39 MPa,残余压应力峰值、残余压应力层的厚度略有降低。喷丸结合振动光整加工工艺在不明显改变试样残余压应力场的条件下,使试样的表面粗糙度得到大幅降低。疲劳试验结果表明,喷丸工艺使TC4钛合金的疲劳强度提高了16.3%,喷丸结合振动光整加工工艺使TC4的疲劳强度提高了23.8%,比喷丸后TC4钛合金的疲劳强度高出7.5%。结论在喷丸工艺的基础上,喷丸结合振动光整加工工艺通过改善TC4钛合金的表面完整性,使TC4钛合金的疲劳强度得到进一步提高。     

Be/CuCrZr合金扩散连接的界面行为

在不同表面粗糙度的Be侧镀Ti/Cu中间层,采用热等静压技术将铍与CuCrZr合金进行扩散连接。通过AES、SEM(EDS)、室温剪切试验和XRD等分析其镀层形貌及成分、界面特性与相结构。结果表明:9μmTi、35μmCu镀层带征较为均匀,影响扩散连接强度的元素较少,采用双靶单侧镀复合膜的工艺有利于减少Ti镀层的氧化;界面剪切强度明显提高,最高可达243MPa,Be表面粗糙度的不同对强度影响不明显;Be-Ti连接强度高,剪切断裂均发生在Cu镀层。