自修复热障涂层与激光制备方法研究现状

热障涂层是涡轮发动机制造的关键技术之一,在航空及能源动力领域有着十分重要的作用。经过半个世纪的研发,热障涂层技术已经取得了可喜的进展,但是仍然不能满足燃气涡轮发动机向大推力、高效率、低油耗和长寿命方向发展的要求。本文在介绍热障涂层技术发展历程与失效机理的基础上,阐述了自修复热障涂层的工作机理和研究现状,并分析了激光制备热障涂层研究成果,预测了热障涂层激光制备的技术前景。     

氮化钛涂层刀具的镀制及应用

扼要介绍空心阳极真空离子镀膜技术的原理,具体分析利用DKYL-1000型真空离子镀膜机进行TiN镀制的几个主要工艺参数,并对利用该设备镀制的刀具在生产上的应用情况作了总结。     

自修复金属搪瓷高温防护涂层

搪瓷涂层作为一种惰性涂层,能与大多数金属零部件相容并提供优异的腐蚀防护效果。但搪瓷的高温软化及本征脆性限制了其在高温以及热冲击等苛刻环境下的服役。总结了国内外解决搪瓷涂层烧结温度与服役温度相矛盾、涂层热循环时易剥落等问题的最新进展:首先介绍了通过复合陶瓷颗粒以及对搪瓷/陶瓷界面反应的调控,实现提高涂层使用温度的同时不改变其熔炼和烧结温度的方法体系;接着分析了影响搪瓷涂层抗热震剥落性能的因素(包括搪瓷釉热膨胀系数、涂层/基体界面结合、搪瓷釉力学性能等)。基于搪瓷的硅氧网络基本结构,从热物理性能以及力学性能角度改性等方案仅能在有限范围内提高其抗热震剥落能力的现实,最后提出了发展自修复金属搪瓷高温防护涂层,从根本上解决搪瓷开裂与剥落的问题。     

基于微胶囊技术的超疏水自修复涂层研究进展

超疏水涂层在自清洁、防腐蚀、抗凝冰、减阻等领域具有广阔的应用前景,但其耐久性还有待提高。由于微胶囊在修复剂的封装、制备等方面具备独特优势,利用微胶囊技术将修复剂封装,均匀分散于超疏水涂层后,涂层可同时具有疏水性和自修复性,但目前对微胶囊技术与超疏水涂层结合并进行归纳总结的文献较少。总结了微胶囊技术在超疏水材料自修复领域的研究现状,归纳了微胶囊超疏水涂层自修复的修复机理与常用制备方法,对不同刺激响应方式下微胶囊超疏水涂层的性能(响应速度、自修复效果、耐久性、耐磨性)进行对比。结果表明,以紫外光照射为修复手段的涂层机械耐久性较好,近红光刺激响应是微胶囊超疏水自修复涂层中响应修复效率最快、修复效果最好的修复方式,并且以紫外光和近红光双重刺激响应的超疏水涂层的耐久性、耐化学腐蚀性远超过单一刺激响应型超疏水自修复涂层。最后,提出当前基于微胶囊技术的超疏水自修复涂层存在的问题并对该涂层的应用前景进行展望。     

添加装载缓蚀剂纳米管溶胶-凝胶涂层的缓蚀自修复行为

以P25纳米颗粒为前驱体,利用水热法制备了钛酸盐纳米管,并将苯并三唑(BTA)装载于钛酸盐纳米管中,然后将含有BTA的纳米管(简称纳米管)加入到溶胶-凝胶涂层中.利用紫外分光光度计测量了 BTA在不同pH酸性溶液中的释放效应.通过微区电化学、盐雾试验等研究了含纳米管涂层的缓蚀自修复行为.结果表明:随着溶液pH的降低,B...     

不同温度对环氧涂层形状记忆效应和防护性能的影响

目的 研究不同温度对环氧涂层形状记忆效应和防护性能的影响.方法将等物质的量的双酚A二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚和D230固化剂进行混合,以制备自修复防腐涂层.利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和附着力测试仪测试了环氧涂层的化学结构和力学性能,并对不同温度下环氧涂层的形状回复率进行测量,以表征其形状记忆性能.通过...     

多壁异氰酸酯微胶囊的制备及其在自修复防腐涂层中的应用

目的制备多壁异氰酸酯微胶囊及该微胶囊包埋的聚氨酯(PU)自修复防腐涂层。方法在Pickering乳液中,通过界面聚合、原位聚合、自组装,一步生成由内至外依次为聚脲内膜、酚醛壳、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)粒子层的多层囊壁包裹异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)芯材的IPDI微胶囊。通过索式提取实验获得了微胶囊的芯材含量,通过SEM、OM对微胶囊形貌及壳层结构进行观测,通过FTIR、DSC测试研究微胶囊的成分及芯材反应活性,通过EIS、加速腐蚀实验研究微胶囊包埋的PU涂层的自修复防腐性能。结果随着芯壳比的增加,微胶囊的芯材含量增大,当芯壳比为2.5∶1时,芯材含量最大,达70.22%。当芯壳比为1.5∶1时,微胶囊的球形度最好,平均粒径最小,为86.12μm,且分布均一。IPDI微胶囊具有一层聚脲内膜、酚醛壳及PGMA粒子层,IPDI芯材被成功包覆,且保持有效性。IPDI微胶囊的初始分解温度为235.8℃,对芯材起到较好的保护作用。包埋IPDI微胶囊的自修复涂层,划痕修复后的阻抗模量恢复至划痕前初始状态阻抗模量的同量级水平。盐水浸泡192h后,自修复涂层划痕处未见腐蚀产生。结论制备的IPDI微胶囊的芯材含量较高,球形度较好,分布均一。该一步法工艺有助于对活泼性芯材达到高效包覆,多囊壁结构有助于提高微胶囊的热稳定性和有效性。自修复涂层由于划痕处生成了固化膜,从而抑制了腐蚀的产生,具有较好的自修复防腐性能。     

光热自修复涂层的研究进展

综述了光热触发自修复涂层的结构设计与修复机制、填料的种类及其特点、涂层的修复效率与防腐应用,重点阐述了基于碳基填料、等离激元纳米材料、有机填料、四氧化三铁纳米颗粒等光热响应物质自修复涂层的国内外最新研究进展,详细分析了填料含量、光照波长、光照强度、基体类型等对涂层的自修复性能和耐蚀性能的影响规律。最后,提出了光热自修复涂层目前存在的问题以及发展前景,未来应进一步优化涂层的制备工艺,提升光热转换效率,降低制备成本,并将涂层的多重修复机制相结合,共同提升涂层的长效防护能力,使之早日实现工业应用。     

W、Mo离子注入对离子镀TiN薄膜表面结构和性能的影响

目的进一步改善氮化钛薄膜的摩擦学性能。方法利用金属蒸汽真空弧源(MEVVA)在离子镀TiN薄膜表面进行等剂量W、Mo离子注入。采用扫描俄歇系统、光学三维形貌仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪,分别分析了TiN薄膜的离子注入深度、表面形貌及粗糙度、相结构和不同压入深度的薄膜硬度。在球盘滑动摩擦磨损试验机上考察了TiN薄膜的摩擦学性能,并利用扫描电子显微镜和三维形貌仪对其磨损形貌进行分析。结果等剂量离子注入后,TiN表面注入层中W离子的含量明显大于Mo离子,两种离子注入对TiN薄膜的表面形貌和硬度的影响较小。XRD结果表明,W离子和Mo离子注入后均发现了Ti_2N硬质相。两种离子注入均可以不同程度地降低TiN薄膜的摩擦系数和磨损率。结论 W、Mo离子注入均可显著改善TiN薄膜的摩擦学性能,但Mo离子更有利于其摩擦系数的降低,而W离子注入更有利于TiN薄膜磨损率的降低。     

甘油磷酸钙浓度对钛合金MAO涂层性能的影响

目的 提高医用钛合金的生物活性。方法 在含葡萄糖酸钙(Ca Glu₂)、葡萄糖酸镁(MgGlu₂)、植酸钠(Na₁₂Phy)和磷酸(H₃PO₄)的基本溶液中,分别添加8、10、12 g/L甘油磷酸钙(Ca-GP),采用MAO方法在Ti-6Al-4V表面制备3种涂层。使用SEM、EDS、XRD、XPS和AFM检测涂层表面形貌、化学成分、物相结构、元素存在状态和表面粗糙度,并测试涂层的接触角、结合强度以及体外生物活性。结果 经过MAO处理后,钛合金表面可成功生长出多孔陶瓷涂层,Ca-GP参与了MAO涂层形成。当Ca-GP的质量浓度为8 g/L时,涂层非常粗糙,Ca和Mg的原子数分数分别为7.56%和1.74%。随着Ca-GP浓度的增加,微孔均匀性变好,表面微裂纹减少,且钙磷原子比(Ca/P)显著提高。在含8、10 g/L的Ca-GP溶液中,制备的涂层以Ti、锐钛矿和金红石型Ti O2组成为主;在12g/L的Ca-GP溶液中生成的涂层,Ca/P原子比可达1.77,含有Ti P     

离子镀氮化钛涂层的工艺研究

以纯钛板和全磨制高速钢钻头国基材，开展了ＨＣＤ型离子镀氮化钛涂层的工艺研究，结果表明，本研究确定的清洗工艺与涂覆工艺相结合，可以得到与基材结合良好，具有高显微硬度，色泽美观，性能稳定的氮化钛涂层，涂层后的高速钢全磨制钻头切削寿命平均增长１０倍以上，本研究得到的涂覆工艺参数，氮分压控制在１．６×１０＾－３Ｐａ～１．０×１０＾－１Ｐａ沉积时间为６０ｍｉｎ～８０ｍｉｎ；负偏压，烘烤温度则分别控制在１０Ｖ     

介孔氮化钛粉体还原氮化演变过程及电化学性能

以乙醇为氧供体,以TiC14为钛源,以P123为造孔剂,用非水解溶胶凝胶法结合氨气还原氮化法制备出介孔TiN粉体,将其作为电极材料制备扣式电容.利用XRD、SEM、EDS、BET和XPS等组分结构表征手段和CV、GDC和EIS等电化学测试手段研究了还原为氮化温度对粉体的物相、孔结构以及电化学性能的影响规律.结果 发现,...     

含环氧树脂微胶囊自修复涂层的制备及其性能

目的制备含环氧树脂微胶囊的二元自修复涂层,并对其力学性能和自修复性能进行研究。方法将自制环氧树脂E-51/三聚氰胺-脲醛树脂微胶囊和潜伏型固化剂(2-甲基咪唑)按一定比例添加到环氧树脂基体中,制备二元自修复环氧树脂涂层。利用漆膜弹性试验机、漆膜冲击试验机和万能拉伸试验机对涂层的弯曲性能、耐冲击性能和拉伸性能进行测试。利用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)对涂层的自修复性能进行考察。采用EIS对涂层的电化学性能进行测试。结果成功制备了含环氧树脂微胶囊二元自修复涂层,当涂层中微胶囊的质量分数为3%时,涂层的冲击强度和拉伸强度分别提高了10.6%和14.6%。当涂层中2-甲基咪唑和微胶囊质量分数分别为6%和5%时,涂层的自修复性能较佳。当微胶囊质量分数为9%时,涂层的电化学阻抗值可达1.2×105?。结论微胶囊的加入可有效提高涂层的冲击强度和拉伸强度。随着涂层中潜伏型固化剂含量的增大,涂层的自修复性能增强。当潜伏型固化剂含量达到一定值时,涂层的自修复性能随着微胶囊含量的增大而增强。随着微胶囊含量的增加,涂层的电化学阻抗值增大。     

Corrosion Behaviors of Nitride Coatings on Titanium Alloy in NaCl-Induced Hot Corrosion

TiN and TiAlN coatings were deposited by arc ion plating on titanium alloys to study their hot corrosion resistance when they were exposed to NaCl at 600 ℃.The microstructure and corrosion behaviors of nitride coatings were studied using scanning electron microscope,X-ray diffraction,electro-probe microanalyzer and X-ray photoelectron spectroscopy.The results showed that nitride coatings with the different compositions and the ones with the same composition but different thicknesses presented different hot corrosion resistance.TiN and thin TiAlN coatings showed poor corrosion resistance.Serious internal oxidation attacked the alloy substrate.Their corrosion products were mainly consisted of non-protective TiO2 and sodium salt.By contrast,the thick TiAlN coating presented outstanding corrosion resistance.Besides sodium salt,the corrosion products were composed of protective Al2O3.The increasing thickness of TiAlN significantly enhanced the hot corrosion resistance.The corrosion mechanisms of alloy,TiN and TiAlN coatings were discussed in detail.     

氮化硼纳米片对氧化铝胶黏陶瓷涂层摩擦行为的影响

目的 通过在氧化铝胶黏陶瓷涂层中添加氮化硼纳米片(BNNP),从而改善涂层的摩擦学性能.方法 利用均质机将混合粉末均匀分散,并采用料浆法在304不锈钢表面制得不同含量的BNNP增强氧化铝胶黏陶瓷涂层(BRPCC).通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和球盘式摩擦磨损试验机,分析了不同含量的BNNP增强氧...     

电弧离子镀氮化铬涂层的高温氧化

利用电弧离子镀设备在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体上沉积了CrN涂层，对涂层的抗氧化性能进行了研究。结果表明，CrN氧化生成Cr2O3，氧化反应激活能小于Cr和Cr2N的氧化反应激活能，具有低的氧化速率常数，抗氧化性能良好。氧化过程中发生CrN向Cr2N的相转变，涂层中大的压应力的存在对这一转变起了关键作用。     

仿生自修复环氧树脂涂层制备及性能

采用一步原位聚合法制备了脲醛树脂包覆E-51/711微胶囊,观察微胶囊形貌呈球形,为单核结构,表面致密,粒径大小分布为25～375μm。模仿生物组织损伤自愈合原理,将微胶囊引入环氧树脂涂层结构中,设计了潜伏型微胶囊自修复环氧涂层。对不同微胶囊质量分数(5%,10%,15%,20%)的环氧自修复涂层的力学性能进行测试分析,结果表明:随着微胶囊的添加量增大,涂层的冲击强度、附着力级别和巴尔霍兹硬度不断降低,而适量添加微胶囊可提高涂层的附着力。对微胶囊环氧树脂涂料块体试样进行拉伸断裂测试试验,并对涂层进行预置划痕修复试验,结果表明:少量添加微胶囊对涂层起到了一定增韧作用,含微胶囊自修复体系的涂层在受到损伤时能够释放修复剂,填充修复损伤部位。     

TC4钛合金表面超音速火焰喷涂防护涂层及其摩擦学性能研究

目的 改善钛合金零部件之间因相对滑动造成的磨损,提升钛合金零部件的使用寿命。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在TC4钛合金表面上制备Cr₃C₂-NiCr、Ni50和Ni Cr涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等分析涂层的显微结构及力学性能,采用多功能摩擦磨损试验机及白光共焦三维形貌仪测试和分析不同涂层与TC4钛合金在干摩擦条件下的摩擦学性能。结果 Ni50和NiCr涂层的硬度分别为680HV0.3和438HV0.3,低于Cr₃C₂-NiCr涂层硬度1 120HV0.3。在高载荷作用下,由于Ni50和NiCr涂层的硬度较低,导致其颗粒界面出现裂纹,断裂韧性测试表现低于Cr₃C₂-NiCr涂层。3种涂层的摩擦系数及波动均大于TC4钛合金基材。Cr₃C₂-NiCr涂层对TC4的切削和NiCr涂层对TC4的黏着导致了TC4对磨副的严重磨损。中等硬度的Ni50涂层对TC4的切削和黏着作用分别弱于Cr