碳纳米管-镍磷化学复合镀层的组织与性能研究

目的研究碳纳米管对Ni-P化学镀层组织与性能的影响。方法将碳纳米管(CNTs)加入到镀液中,采用化学镀的方法在45#钢表面制得碳纳米管-镍磷化学复合镀层。利用扫描电镜、X射线衍射仪综合分析复合镀层的表面形貌和结构,并采用多功能材料表面性能测试仪对复合镀层的摩擦磨损性能进行了研究。利用动电位极化技术对Ni-P-CNTs复合镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为进行了研究。结果Ni-P-CNTs化学复合镀层是非晶态结构,CNTs均匀地嵌埋在基质镀层中。在耐磨性试验中,Ni-P-CNTs复合镀层的磨损率比Ni-P镀层降低了7.6×10~(-11) m~3/(N·m),而平均摩擦因数减小了0.074。在电化学腐蚀试验中,Ni-P-CNTs复合镀层的腐蚀电位比Ni-P镀层正移了222 mV,而腐蚀电流密度降低了5.234×10~(-6) A/cm~2。结论碳纳米管填补了镍磷非晶胞间的间隙,改善了复合镀层的组织结构,使Ni-P-CNTs化学复合镀层具有更好的耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。     

碳纳米管复合水性丙烯酸涂层的腐蚀性能研究

目的制备碳纳米管复合水性丙烯酸涂层,探索分析碳纳米管含量对涂层力学和防腐性能的影响规律。方法采用高速球磨方式制备3%,1%,0.5%三种含量(以质量分数计)的碳纳米管复合涂层,对涂层附着力、耐冲击性、耐弯曲性等力学性能进行测试,以电化学阻抗技术来评价碳纳米管复合涂层的防腐性能。结果添加碳纳米管显著提高了涂层的附着力,并且随着碳纳米管含量的增加,附着力上升;其他力学性能,如耐冲击性、耐弯曲性,在不同含量下均保持良好。对改性和未改性的涂层进行了电化学阻抗测试,其中1%的碳纳米管涂层电化学性能最优,在浸泡36 h后,未改性涂层低频区阻抗模值|Z|0.01为2.5×103Ω·cm2,0.5%的碳纳米管涂层为1.1×106Ω·cm2,1%的为1.4×108Ω·cm2,3%的为7×102Ω·cm2。结论由于碳纳米管本身的纳米效应,在较低含量时即可提高涂层的性能,并存在最优含量,超过此含量后性能有所下降。     

The effects of electrodeposition current density on properties of Ni-CNTs composite coatings

The effects of electrodeposition current density on the properties of Ni-carbon nanotubes (CNTs) composite coating were studied with methods of scanning electron microscopy (SEM), tensile testing, hardness testing and electrochemical testing. The results show that the composite coating becomes coarser when the depositing current increases. As the depositing current density increases, carbon content in the composite coating first increases then decreases, with the highest carbon content at 8 A/dm². The adherence, cracking resistance, micro-hardness and electrochemical resistance of the composite coatings all reach their peak values at 8 A/dm². The results indicate that the existence of CNTs in the composite coatings improves toughness, strength and corrosion resistance of the coatings.     

Ni-P-CNTs化学镀层在酸性溶液中的电化学腐蚀行为

为了更深地认识CNTs对Ni—P镀层电化学腐蚀性能的影响,采用复合化学镀技术,通过向优化的化学镀溶液中加入碳纳米管的方法在45^#钢基材上制备了Ni—P—CNTs复合镀层,并用相同工艺在45^#钢基材上直接化学镀Ni—P镀层作为对比。采用SEM／EDAX,XRD和TEM综合分析了复合镀层的形貌和结构,分析表明：所得镀层以非晶结构为主,碳纳米管均匀分布在镀层中。采用动电位极化及交流阻抗技术对比研究了Ni—P—CNTs复合镀层及纯Ni—P镀层在0．5mol／LNaCl＋0．05mol／LH2sO4酸性溶液中的电化学腐蚀行为,腐蚀实验结果表明：在该介质溶液中,与不含碳纳米管的Ni—P镀层相比,Ni—P—CNTs复合镀层的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度较低,耐均匀腐蚀性能得到明显改善;此外,碳纳米管的加入还明显提高了Ni—P镀层在该介质溶液中的耐点蚀性能。     

超高分子量聚乙烯/石墨烯复合涂层制备及其在海洋装备防护中的应用

目的采用热喷涂技术制备涂层,通过材料选择和结构设计,有效延缓海水对金属基底的腐蚀和冲蚀,并抑制海洋材料表面生物污损等对海洋材料的严重破坏。方法采用高能球磨法制备了聚乙烯-石墨烯(UHMWPE-graphene)复合粉末,用火焰喷涂技术在E235B碳钢基底表面制备UHMWPE和UHMWPE-graphene复合涂层。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对原始粉末和涂层微观组织进行表征,并通过摩擦磨损实验、电化学测试、生物污损检测,分别评价涂层耐海水冲刷性能、耐腐蚀性能以及抗生物污损特性。结果相对于碳钢和UHMWPE涂层,UHMWPE-graphene复合涂层的腐蚀电位提高和腐蚀电流减小,预示着样品的耐腐蚀特性增强。由于UHMWPE-graphene复合涂层呈现疏水性以及更低的表面能,使其表现出优异的抵抗海藻贴附的能力。添加石墨烯的复合涂层的摩擦系数和磨损率比纯UHMWPE涂层均有一定程度的降低。添加石墨烯质量分数为0.5%时,涂层的摩擦系数由0.236降低到0.195,且磨损率下降了约26%。结论利用火焰热喷涂技术在碳钢表面成功制备了组织致密的UHMWPE涂层、UHMWPE-0.2%graphene和UHMWPE-0.5%graphene复合涂层。石墨烯的添加,能够有效提高涂层在模拟海洋环境中的耐蚀性、抗生物污损性及耐磨性。     

SiC颗粒尺寸对镍基复合镀层耐磨性和耐蚀性的影响

在正交实验基础上,对比研究微米SiC(平均粒径1.5 μm)和纳米SiC(平均粒径20 nm)增强复合镍基镀层的摩擦磨损行为和耐腐蚀性能.通过TEM、SEM、EDX和XRD等手段研究颗粒分散状态以及复合镀层的表面和截面形貌、成分及相结构.采用球-盘滑动摩擦磨损试验机研究复合镀层的耐磨性.电化学阻抗谱测量在3.5%的NaCl水溶液中进行.结果表明:微米级颗粒增强复合镀层可以获得更高的表面硬度,两种增强复合镀层具有相似的摩擦磨损行为.电化学阻抗谱分析表明:SiC颗粒的加入可以提高镀层的耐腐蚀性,且纳米颗粒复合镀层具有更好的耐蚀性.     

纳米炭黑改性涂料在NaCl溶液中的耐蚀机理研究

在超声场作用下,将接枝改性及缩醛化反应制备的油溶性纳米炭黑粒子（24nm～300nm）加入到普通油漆中,获得了纳米炭黑复合涂料.浸泡腐蚀实验、阳极极化及交流阻抗（EIS）测试结果表明,纳米炭黑改善了涂料在NaCl溶液中的耐蚀性,炭黑含量为1mass%时,复合涂料耐蚀性最佳.通过EIS谱图、透射电镜（TEM）等研究了纳米炭黑改性涂料在NaCl溶液中的耐蚀机理.     

Synthesis and passivation behavior of electroless Ni–P‐CNT composite coating

Carbon nanotubes (CNTs) have high chemical stability, unique hollow nanotube structure, and are believed to be ideal materials for fabricating composites. In this study, Ni–P and Ni–P‐CNT composite coatings were fabricated by electroless plating. Scanning electron microscopy was used to characterize the coatings. The corrosion behavior of Ni–P and Ni–P‐CNT coated samples were evaluated by polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy in 3.5 wt% NaCl and 0.1 M H₂SO₄ aqueous solutions at room temperature. The results indicated that incorporation of CNTs in the coating significantly increased corrosion resistance. The role of CNTs in improvement of corrosion resistance of the coating was also discussed.     

碳纳米管镍基复合镀层材料耐腐蚀性的初步研究

制备了碳纳米管镍复合镀层材料，并利用静态浸泡法对同等条件下制备的镍镀层样品的碳纳米管复合镀层样品的耐腐蚀性进行了研究，用扫描电镜观察了样品腐蚀前后的表面形貌变化，同时对碳纳米管复合镀层材料的腐蚀机理进行了探讨，结果表明，复合碳纳米管镍基镀层的耐腐蚀性明显优于同条件下制备的镍镀层。     

储油罐环氧基钛纳米复合导静电涂层耐蚀性能

目的研究钛纳米填料粒径和含量对环氧基钛纳米复合导静电涂层耐蚀性能的影响。方法将不同粒径的钛纳米粉(经聚乙烯基吡咯烷酮表面预处理)按不同量加入双酚A(E)型环氧树脂中,之后涂覆在Q235钢表面形成导静电复合涂层。通过表面电阻测试、截面形貌观察、电化学极化曲线和阻抗谱测试,分别评价复合涂层的导静电性能、截面结构和耐蚀性。结果钛纳米粉添加量(占涂层质量百分比)为28%时,随着钛纳米粉粒径从40 nm增大到200 nm,环氧基复合导静电涂层的表面电阻降低,截面结构更加杂乱,添加100 nm钛纳米粉的涂层阻抗和极化曲线阳极电流分别出现最大值和最小值。添加的钛纳米粉粒径为100 nm时,随着添加量从7%增至28%,环氧基复合导静电涂层的表面电阻降低,截面孔洞增大,阻抗值降低,极化曲线阳极电流增大。结论钛纳米填料的加入可以有效提高涂层的导静电性能、致密性和耐蚀性。当添加量为28%时,钛纳米粒径大于100 nm后,涂层截面形貌更加杂乱,耐蚀性降低。对于100 nm粒径的钛纳米填料,当其添加量大于7%时,复合涂层的致密性和耐蚀性降低。     

Electrodeposited zinc composite coatings with embedded carbon nanotubes – advanced composite materials for better corrosion protection

The aim of the present investigation was to demonstrate a preparation method for obtaining an electrodeposited composite zinc coating with incorporated carbon nanotubes (CNT). The composite coatings were additionally treated in a newly developed conversion solution based on a Cr(III)-containing compound. The surface morphology of the Cr(III) and non-Cr(III) samples was investigated with scanning electron microscopy (SEM), the metallographic structure with X-ray diffraction analysis (XRD) and the composition with X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Composite zinc coatings without and with the surface conversion film (CF) have been investigated in a standard test medium of 5% NaCl solution by use of potentiodynamic polarisation (PDP) curves, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarisation resistance (R_p) measurements. The results obtained show the synergistic effect of the incorporated CNT and conversion film for achieving better corrosion resistance of the system composite Zn/CF in aggressive medium containing chloride ions as corrosion activators.     

碳纳米管改性无机-有机水性富锌涂料的制备及其性能

在常见的水性无机硅酸盐富锌涂料中添加适量的硅丙乳液及碳纳米管,制成了无机-有机复合水性富锌涂料。对几种不同配比涂层的主要力学性能、电化学性能、耐盐雾性能及耐空蚀性能进行了测试分析,结果表明当硅丙乳液和碳纳米管分别占基料的20%和1%,颜基比为2:1时,涂料的基料稳定,喷涂粘度适中;同时涂层在保持了无机富锌涂料优异耐腐蚀性能的基础上,其耐空蚀性能也得到了很大提高。     

Ni-TiO2基纳米复合电刷镀层微观结构及腐蚀电化学行为

研究了用电刷镀在Q235钢上制备出Ni-TiO2纳米复合镀层复合镀液中,纳米颗粒的加入量及不同的表面活性剂对镀层性能的影响。采用SEM对复合镀层的表面形貌进行分析,用极化曲线研究了纳米复合镀层在NaCl溶液中的腐蚀电化学行为,结果表明:与纯Ni镀层相比,Ni-TiO2纳米复合镀层晶粒更加细小,空隙率更低,阳离子表面活性剂分散镀液所得镀层效果最为显著;复合镀液中纳米TiO2质量浓度为10g/L时,复合镀层的耐腐蚀性能最优;纳米颗粒含量相等的情况下,阳离子表面活性剂分散镀液所得镀层具有最好的耐腐蚀性能。     

HVAP 及 HVOF 工艺制备 WC10Co4Cr 复合涂层及其性能研究

目的对比研究超音速等离子喷涂(HVAP)技术与超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC10Co4Cr涂层,并根据涂层组织形貌与电化学特性判断两种工艺的优劣。方法采用SEM及XRD分析WC10Co4Cr复合涂层的微观形貌和物相,在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中对涂层进行电化学分析。结果 WC10Co4Cr涂层由较大的WC颗粒及粘结相组成,在喷涂过程中WC颗粒不断累积形成层片状结构,涂层有较小程度的失碳,形成了具有脆性的W2C。电化学极化测试表明,超音速等离子喷涂技术制备的涂层表现出优异的抗电化学腐蚀性能。结论超音速等离子喷涂技术制备的WC10Co4Cr涂层显微硬度为1197HV,孔隙率为0.50%,腐蚀电位为-0.3947 V,腐蚀电流密度为9.19×10-7A/cm2,腐蚀速率为1.01×10-2g/(m2·h),腐蚀深度为1.09×10-2mm/a,具有与超音速火焰喷涂涂层相似的耐腐蚀性能。     

Effect of hydroxyapatite‐titanium‐MWCNTs composite coating fabricated by electrophoretic deposition on corrosion and cellular behavior of NiTi alloy

In this study, the hydroxyapatite (HA)‐titanium (Ti, 20 wt.%) multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs, 1 wt.%) composite coating was applied on the NiTi alloy by using the electrophoretic deposition (EPD) technique. The morphologies and the phase structures of the coatings were investigated by the FESEM and XRD analysis, respectively. The corrosion behaviors of the coated NiTi samples were investigated using the polarization and electrochemical impedance spectroscopy tests in a simulated body fluid (SBF). The amounts of the released Ni ions from the coated NiTi were studied in the SBF. The results of the electrochemical tests revealed the corrosion resistance of the NiTi coated with HA was further improved by the addition of the Ti and MWCNTs to the HA coating. The current density and corrosion resistance of the NiTi alloy changed from 2.52 μA.cm^?2 and 24.13 kΩ to 0.91 nA.cm^?2 and 5.92 MΩ after coated with the HA‐Ti‐MWCNTs composite coating. Also, the number of nickel ions released from the surface of the NiTi alloy to the SBF medium suppressed from 11.8 to 0.08 μgr.L^?1, after coating with HA‐Ti‐MWCNTs. Also, the cellular proliferation in the culture medium consisting of the NiTi alloy coated with the HA‐Ti‐MWCNTs improved significantly (compared with that of the NiTi alloy) as shown no toxicity in the cell culture medium.     

掺杂镍对镁合金表面冷喷涂锌基涂层性能的影响

目的研究镍添加对冷喷涂锌基涂层耐蚀性的影响,为镁合金提供有效的防护涂层。方法采用低压冷喷涂技术在镁合金基体表面分别制备锌基和锌/镍基复合涂层,通过微观观察、摩擦磨损实验、电化学极化法和电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验,研究镁合金表面冷喷涂涂层的结构、摩擦磨损行为和耐蚀性。结果镁合金表面冷喷涂锌基涂层后,其硬度和耐磨性得到显著提高,掺镍后的锌/镍基涂层具有更高的硬度和耐磨性。锌基和锌/镍基涂层均能为镁合金提供腐蚀防护,锌/镍基涂层比锌基涂层具有更好的耐蚀性。相对镁合金来说,锌基涂层和锌/镍基涂层的自腐蚀电位分别正移了260 mV和560 mV;长期腐蚀后锌/镍基涂层形成了更致密的腐蚀产物膜,腐蚀电阻显著高于锌基涂层。结论冷喷涂锌基和锌/镍复合涂层均能对镁合金提供防护作用,掺杂镍后的锌/镍基复合涂层具有更高的硬度、耐磨性和耐蚀性。     

电沉积钴磷基碳纳米管复合镀层

对电弧放电法制备的碳纳米管进行混酸氧化后,在含有锡和钯的溶液中进行敏化、活化预处理,使碳纳米管的表面形成密集的活性中心;采用电沉积法制备碳纳米管钴磷基复合镀层。研究比较了电沉积钴磷层和钴磷基碳纳米管复合镀层的物理特性和电化学性质。结果表明,碳纳米管的加入明显提高了钴磷基复合镀层的结合力和耐腐蚀性能。     

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。     

粒径对电沉积Ni-SiC复合镀层性能的影响

采用复合电沉积的方法,在一定的工艺条件下制备出Ni-SiC复合镀层。通过摩擦磨损试验、电化学腐蚀试验,并利用扫描电镜观察镀层的磨损和腐蚀形貌,综合分析了SiC颗粒大小对镀层性能的影响。结果表明：当SiC粒径为2μm,添加量为60 g.L-1时,镀层的显微硬度最高,耐磨性能最佳;复合镀层的耐蚀性比纯镍镀层和钢基体优越,但随着SiC粒径的增大,镀层的耐蚀性反而有所下降。     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的耐腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合涂层,测试了镁合金及表面喷涂有Al/Al_2O_3复合涂层的镁合金试样的极化曲线,研究了没有涂层、经封孔处理和未经封孔处理的喷涂有复合涂层的镁合金三种试样在浸泡腐蚀和5%NaCl盐雾腐蚀情况下的耐腐蚀性能及其腐蚀行为.结果表明,经封孔处理的Al/Al_2O_3复合涂层镁合金试样在上述腐蚀条件下的耐腐蚀性均优于镁合金和涂层未封孔处理的试样,在浸泡试验中未封孔处理的涂层试样比镁合金腐蚀更加严重,在盐雾试验中却优于镁合金.