厚度对氧化铝涂层氢渗透性能的影响

采用反应溅射法在316L不锈钢上制备了氧化铝(Al_2O_3)涂层。研究了涂层厚度与微观结构,以及氢渗透性能之间的关系,并对涂层的热循环性进行了评估。采用SEM分析Al_2O_3涂层的微观形貌,采用气相氢渗透装置对涂层氢渗透行为进行评价。结果表明Al_2O_3涂层的氢渗透压力指数为0.52~0.88,说明氢渗透过程机制为表面过程和体扩散过程共同控制,且体扩散过程随温度升高而增强。涂层厚度对涂层表面形貌和氢渗透性能有较大影响,涂层表面质量、阻氢性能都随涂层厚度增加先上升后降低。110nm厚的Al_2O_3涂层有优良的阻氢性能,热循环前后的氢渗透降低因子(PRF)分别达316和298。     

316L不锈钢双极板磁控溅射不同厚度石墨涂层的耐蚀性和导电性

为了提高316L不锈钢双极板的耐蚀性和导电性,使用磁控溅射的方法,通过控制石墨靶材的溅射时间,在316L不锈钢表面沉积了不同厚度的石墨涂层,比较不同厚度石墨涂层的性能,以确定最佳厚度的石墨涂层。使用扫描电子显微镜（SEM）观察了双极板腐蚀后的微观表面形貌;模拟了质子交换膜燃料电池（PEMFC）双极板的工作环境,使用电化学测试方法测试了5种涂层的耐蚀性;通过X射线光电子能谱（XPS）分析了4种石墨涂层的C键结合特性;比较了几种涂层的界面接触电阻（ICR）;测量了涂层的表面接触角来评估涂层的亲疏水性。结果表明：所有的涂层均能提高316L不锈钢的耐腐蚀性和导电性;其中以C-3石墨涂层最佳,恒电位极化下的腐蚀电流密度稳定在2.26×10^-7 A/cm²;界面接触电阻（ICR）在5.6 mΩ·cm²;C-3和C-4有着较高的sp²杂化原子比例,得到了最佳厚度的石墨涂层,大概在400 nm。     

高温化学气相沉积TiC/Ti(CxN1-x)/TiN层的组织结构及摩擦磨损性能

Ti(CxN1-x)涂层具有硬度大、强度高、耐磨等性能,而目前采用化学气相沉积法在不锈钢表面制备Ti(CxN1-x)多层涂层的报道较少。用高温化学气相沉积法在316L不锈钢表面分别制备了TiN单层涂层和TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层,比较分析了2种涂层的显微形貌、相结构、硬度、界面结合力及耐磨性能。结果表明:TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层结构致密,厚约10μm;TiN单层及TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层均提高了316L不锈钢的硬度、耐磨性;与TiN单层涂层相比,TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层的显微硬度和界面结合力更好,摩擦系数更低,磨损量更小,耐磨减摩性能更好;2种涂层的磨损破坏机制较一致,主要为磨粒磨损和摩擦氧化。     

316L不锈钢在Cl-和HCO3-协同作用下的腐蚀行为研究

为了探明Cl^-和HCO₃^-协同作用下对316L不锈钢的腐蚀行为的影响，通过交流阻抗(EIS)和循环极化曲线技术考察了不同Cl^-以及HCO₃^-浓度(其中Cl^-浓度梯度为0,0.030 0,0.051 5,0.070 0 mol/L,HCO₃^-浓度梯度为0.01,0.03,0.05 mol/L)对316L在辽河油田地下水环境模拟液中的电化学腐蚀行为的影响情况，并结合金相显微镜对试件腐蚀形貌进行表征，利用X射线光电子能谱(XPS)分析确定其产物成分。结果表明：随着Cl^-浓度的增大容抗弧直径减小，弥散指数降低，点蚀电位降低，腐蚀情况加剧；而随着HCO₃^-浓度的增大，容抗弧的直径增大，弥散指数升高，点蚀电位升高，316L的腐蚀减缓。这是由于Cl^-会破坏316L表面的钝化膜，而HCO₃^...     

JBK—75合金氢渗透的研究

本工作采用气相渗透技术,测定220—420℃温度范围内,JBK—75合金的氢渗透率和扩散系数,研究了 JBK—75合金中沉淀析出相γ′对氢渗透行为的影响。结果表明,740℃时效析出的γ′相对氢的扩散行为没有明显影响;在实验温度范围内,氢在 JBK—75合金中的渗透行为遵循Arrhenius 关系式,渗透率和扩散系数与温度的关系分别表示为Φ=4.36×10~(-4)exp[-62.10(kJ/mol)/RT]mol/(m·s·MPa~(1/2))D=3.01×10~(-7)exp[-48.52kJ/mol)/R7]m~2/s     

316L不锈钢在不同浓度Cl-和CO2条件下的腐蚀行为

为了探明在辽河油田采出水环境中Cl^-和CO₂对316L不锈钢腐蚀行为的影响,通过浸泡实验、交流阻抗(EIS)和极化曲线技术分别研究了不同Cl^-浓度和CO₂分压对316L不锈钢的影响,其中Cl^-浓度梯度为0,0.030 0,0.051 5,0.070 0 mol/L,CO₂分压为0.2,0.4,0.6 MPa,并结合X射线衍射技术(XRD)对腐蚀产物进行了分析。结果表明：Cl^-浓度的增大使容抗弧直径减小,弥散指数降低,腐蚀情况加剧;容抗弧的直径随着CO₂分压的增大先变小后变大,弥散指数先降低后升高,腐蚀情况先加剧后减缓。这是由于Cl^-会破坏316L表面的钝化膜,而CO₂会与基体反应生成FeCO₃,随着CO₂分压升高,FeCO₃保护膜愈加致密。     

低温制备不锈钢表面含铜磷酸铝涂层及抗菌性能研究

利用磷酸二氢铝的固化反应在316不锈钢表面制备了不同含量Cu²⁺的磷酸铝涂层(Cu: Al=0.025、0.05、0.1)。差示扫描量热分析及X射线衍射表明涂层材料可在≤250℃下固化, 主要固化产物为AlH₂P₃O₁₀∙2H₂O、AlPO₄和Al₈H₁₂(P₂O₇)₉。Cu²⁺加入后产生了含铜的新相Cu₂P₂O₇。与大肠杆菌共培养12 h后各含Cu²⁺涂层表现出抗菌性, 且抗菌能力与Cu²⁺含量正相关; 接触24 h后, 所有含Cu²⁺涂层表面均无活菌检出。菌悬液中加入EDTA有效抑制了涂层抗菌活性, 表明涂层抗菌性能来自表面溶出的Cu²⁺。拉伸试验表明涂层结合强度在14.5~18.1 MPa范围。与无涂层的不锈钢相比, 涂覆涂层后样品的腐蚀电流密度下降了2个数量级。     

Gd2Zr2O7陶瓷的高温热物理性能及Gd2Zr2O7-8YSZ双涂层制备

通过高温固相合成方法制备了烧绿石结构Gd₂Zr₂O₇陶瓷材料,研究了其高温相稳定性和热物理性能。采用电子束物理气相沉积方法制备了Gd₂Zr₂O₇-8YSZ(8%Y₂O₃-ZrO₂)双陶瓷层结构热障涂层,分析了涂层顶层的晶体结构和原子数量比。结果表明,Gd₂Zr₂O₇在室温至1500℃范围内具有良好的相稳定性,比第一代热障涂层8YSZ的高温相稳定区间提高250℃以上。Gd₂Zr₂O₇块材的热膨胀系数在100~1500℃范围内介于8.8×10^-6~11.0×10^-6 K^-1之间,与8YSZ接近; 在1000~1400℃高温区间,热导率约为1.0 W(m·K)^-1,比8YSZ降低一半左右。沉积制得的Gd₂Zr₂O₇涂层化学成分符合化学计量比,为烧绿石结构,涂层呈现典型的柱状晶结构。     

不锈钢双极板表面聚苯胺/石墨烯双层涂层的电化学制备及耐腐蚀性能研究

采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢基体上制备了聚苯胺/石墨烯双层复合涂层,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDAX)对涂层进行了微观结构表征,并采用电化学交流阻抗(EIS)、动电位扫描,结合腐蚀形貌观察,分析了涂层在1mol/L H2SO4中的耐腐蚀性能。结果表明,该法可在316L不锈钢表面获得较为致密的复合涂层,与空白不锈钢和单层聚苯胺(PANI)薄膜覆盖的不锈钢相比,聚苯胺/石墨烯膜覆盖的316L不锈钢耐蚀性明显提高,在质子交换膜燃料电池双极板中具有良好的应用前景。     

防氚渗透涂层制备技术的研究进展

在聚变堆研究中,聚变环境中涂层材料的防氚渗透问题是聚变堆材料研究的重要课题之一.主要介绍目前常用的几种防氚渗透涂层制备技术的研究进展,并提出利用双辉技术制备梯度氧化铝涂层在316L不锈钢表面形成Al2O3和SiC复合抗氚渗透层的新技术.     

不锈钢表面阴极微弧电沉积氧化铝膜层的性能

以0.4 mol/L Al（NO₃）₃乙醇溶液为电解液,用阴极微弧电沉积方法在304不锈钢表面制备了80μm厚的氧化铝膜层。分析了膜层的形貌、成分和相组成,测试了膜层的抗高温氧化和电化学腐蚀性能。结果表明.电沉积膜层由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃组成。膜层中含有少量的Fe、Cr、Ni元素,表明膜/基界面附近的不锈钢基体在微弧放电作用下也参与氧化铝膜层的沉积和烧结过程。氧化铝膜层使不锈钢在800℃恒温氧化速率明显降低,表明其抗高温氧化性能得到提高。同时,其腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低1个数量级,表明其耐腐蚀性能得到提高。     

Surface hardness improvement of plasma-sprayed AISI 316L stainless steel coating by low-temperature plasma carburizing

Low-temperature carburizing below 773 K of austenite stainless steel can produce expanded austenite, known as S-phase, where surface hardness is improved while corrosion resistance is retained. Plasma-sprayed austenitic AISI 316L stainless steel coatings were carburized at low temperatures to enhance wear resistance. Because the sprayed AISI 316L coatings include oxide layers synthesized in the air during the plasma spraying process, the oxide layers may restrict carbon diffusion. We found that the carbon content of the sprayed AISI 316L coatings by low-temperature carburizing was less than that of the AISI 316L steel plates; however, there was little difference in the thickness of the carburized layers. The Vickers hardness of the carburized AISI 316L spray coating was above 1000 HV and the amount of specific wear by dry sliding wear was improved by two orders of magnitude. We conclude that low-temperature plasma carburizing enabling the sprayed coatings to enhance the wear resistance to the level of carburized AISI 316L stainless steel plates. As for corrosion resistance in a 3.5 mass% NaCl solution, the carburized AISI 316L spray coating was slightly inferior to the as-sprayed AISI 316L coating.     

硫酸盐三价铬镀液中次磷酸钠浓度对不锈钢阳极电化学溶出的抑制作用

为了进一步完善以316不锈钢为阳极的硫酸盐三价铬镀铬新工艺,考察了镀液中次磷酸钠等对316不锈钢阳极电化学溶出的抑制作用.利用Hull槽试验、能量射散谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了次磷酸钠浓度对镀层外观、组分和表面形貌的影响.结果表明,次磷酸钠可以有效地抑制316不锈钢阳极的电化学溶出:当其浓度为0.02...     

不锈钢及其镀膜复合材料气相氢渗透研究

叙述了全金属超高真空气相氢渗透装置和HR－1超低碳不锈钢镀膜复合材料的研制，以及氢通过不锈钢基体及其镀膜复合材料的气相氢渗透实验．实验表明，镀膜复合材料的氢渗透率比基体材料降低二个量级以上。     

水性聚苯胺/叔氟丙烯酸酯复合防腐涂层的制备及性能

为研究水性聚苯胺/叔氟丙烯酸酯（PANI/VFAc）复合涂层对Q235钢防腐蚀性能的影响,首先,以叔碳酸乙烯酯（Veova 10）和甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）为功能单体合成了VFAc乳液,并将其与PANI乳液混合后涂刷在Q235钢表面,制备了PANI/VFAc复合涂层;然后,采用TEM和FTIR对VFAc的结构进行了表征,采用XPS和接触角（CA）研究了复合涂层的表面性能,采用电化学方法研究了不同改性丙烯酸酯乳液对复合涂层防腐蚀性能的影响。结果表明:PANI/VFAc复合涂层的水接触角为97.56°,湿附着力等级为0,涂层表现出较好的疏水性;其腐蚀电流密度为8.72×10-8 A·cm-2,电化学阻抗达到106 Ω·cm2。所得结论表明PANI/VFAc复合涂层对Q235钢具有良好的防腐蚀性能。      

PDMS低温热解制备有机/无机膜的研究

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为前驱体聚合物, 采用浸渍法在支撑体上涂覆制备PDMS支撑膜, 将其在惰性气氛下350~480℃低温热解, 制备有机/无机膜。考察了制膜工艺条件对膜气体分离性能的影响; 并借助于TG和FT-IR测试手段探讨了PDMS 的热解过程及化学结构的变化; 采用SEM对有机/无机膜的微观形貌进行表征。研究表明, 采用低温热解法可以成功制备出气体分离性能良好的有机/无机膜。该膜既保留了有机膜的柔韧性, 又具有无机膜的热稳定性好的优点, 并表现出良好的气体渗透性能和选择性。PDMS制膜液的浓度、浸渍次数、复合膜的热解温度及基体孔径和性质等因素对有机/无机膜的气体分离性能以及膜层结构有较大的影响。在最佳工艺条件下制备的有机/无机膜其O₂渗透通量为21.2 GPU(1 GPU=7.501×10^-12 m³(STP)/(m²?s?Pa)), O₂/N₂分离系数为2.28。     

低压等离子喷涂316L等轴晶涂层及其性能研究

为研究低压等离子喷涂等轴晶涂层组织性能和形成机理,采用大气等离子喷涂（APS）和低压等离子喷涂（LPPS）,分别制备了316L不锈钢涂层.利用金相显微镜,X射线衍射和显微硬度等方法,分析了2种涂层的金相组织、相结构、显微硬度和耐蚀性.结果表明：一定条件下制备的低压等离子喷涂SUS316L不锈钢涂层明显不同于传统大气等离...     

Thermal spraying of a nitrogen alloyed austenitic steel

Stainless steel coatings provide an alternative to protect steel surfaces against corrosive attack. The 316 L stainless steel coatings have been conventionally produced by different spraying processes for such applications. Because the nitrogen alloyed stainless steels exhibit not only superior mechanical properties, but also better corrosion behaviour than conventional stainless steels, in this study the coatings of a nitrogen alloyed austenitic steel were produced using a high velocity oxy-fuel (HVOF) spraying process and an atmospheric plasma spraying (APS) process. Due to much stronger deformation strengthening, the coatings deposited by the HVOF spraying process presented a much higher microhardness than the coatings deposited by the APS process. Moreover, the coatings deposited by the HVOF spraying process were also more corrosion resistant than the coatings deposited by the APS process, because the oxidation of the powder material during HVOF spraying was much lower than that during APS. Compared with the coatings of the conventional stainless steel 316 L, the nitrogen alloyed steel coating deposited by the HVOF spraying process showed a much better corrosion performance.     

磁场方向对建筑装饰316L钢脉冲电沉积MoS2涂层组织和摩擦性的影响

为了提高建筑装饰用不锈钢表面的耐磨性能,在脉冲电沉积过程中依次施加平行方向与垂直方向的两种磁场来制备MoS₂镀层,比较镀层组织形态特征及其性能变化。研究结果表明:磁场垂直时MoS₂镀层内出现了许多小尺寸晶粒,镀层致密度发生明显提升。磁场平行时各晶粒呈现均匀的分布形态,获得平整镀层表面。随着MoS₂颗粒的加入量逐渐增大后,产生了更明显抑制作用,导致(200)晶面衍射峰强度明显减弱。控制磁场垂直时得到了硬度为364 HV的镀层,控制磁场平行时镀层硬度只有341 HV。提高MoS₂颗粒加入量后,获得细晶强化效果,显著提高镀层硬度。磁场平行下具备良好的耐磨性能,平整性获得明显提升,有助于更多MoS₂颗粒进入镀层内。与磁场垂直形成了平整镀层表面,产生大量台阶;施加平行磁场时,镀层中出现部分犁沟,引起磨损痕迹变形。采用不同工艺制得的MoS₂镀层都表现出磨粒磨损的特征。