多步电沉积纳米金属陶瓷复合层工艺及性能

为提高纳米金属陶瓷复合沉积层性能,采用多步电沉积工艺在合金钢表面制备Ni-TiN-GO(氧化石墨烯)复合沉积层,分析其组织结构、成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性,确定最适宜的多步电沉积工艺,在此基础上对沉积层进行后处理,探究后处理对沉积层耐蚀性的影响。结果表明：三步电沉积工艺获得的沉积层组织性能最好,沉积层与基体结合紧密,厚度为24.6μm,表面均匀致密,晶粒尺寸约为20 nm,晶粒表现为(111)和(200)晶面双择优取向;沉积层显微硬度(HV)为22 044.51 MPa,摩擦系数为0.8,磨损机制以微弱磨粒磨损为主;Tafel极化曲线测试表明,三步电沉积层自腐蚀电位为-0.677 V,自腐蚀电流密度为1.71×10^-5 A·cm^-2,96 h盐雾试验后,沉积层表面无明显变化;后处理后,三步电沉积层自腐蚀电位正移60 mV,自腐蚀电流密度下降1个数量级。     

激光制备金属陶瓷复合层技术现状及展望

本文综述了近年来激光制备金属陶瓷复合层技术的发展状况,比较了各工艺的特点.     

Ti（C,N）基金属陶瓷的相界面过渡层

对Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的相界面过渡层进行了系统的研究．实验结果表明：金属陶瓷中Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）硬质相周边存在明显的包覆层组织，它是一种过渡相；Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）／Ｎｉ相界面没有固定的取向关系；Ｗ，Ｍｏ元素主要富集于相界面，且Ｔｉ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ元素在相界面具有成分梯度高分辨电镜观察发现，相界面过渡层厚约８－１０ｎｍ并由纳米晶组成．这种过渡层是金属陶瓷的一种比较理想的相界面结构．     

激光熔覆Ni—WC金属陶瓷层的耐磨性分析

本文以单晶碳化钨铸造碳化钨和烧结碳化钨颗粒为陶瓷相，镍基自熔合金为粘结金属，研究了不同种类，粒度和含量的碳化钨颗粒对激光熔覆金属陶瓷层的磨粒磨损性能的影响。结果表明碳化钨颗粒的种类粒度与含量对金属陶瓷激光熔覆层的耐磨性能影响明显，熔覆层耐磨性能随碳化钨含量的变化趋势取决于碳化钨颗粒的种类。     

等离子熔化-注射WC金属陶瓷层组织研究

采用等离子熔化-注射技术,在Q235钢表面制备WC-17%颗粒增强金属陶瓷复合层,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对金属陶瓷复合层进行组织形貌观察和分析,结果表明等离子熔化-注射技术制备的复合层与基体为冶金结合,复合层内WC颗粒分布均匀,没有明显的沉底现象,且在复合层上部还存在大量的块状组织,保留着陶瓷粉末颗粒的原始形状和尺寸,未发现裂纹.     

不同工艺条件下粗颗粒碳化钨金属陶瓷复合层的耐磨性研究

本文系统研究了激光熔覆粗颗粒WC金属陶瓷复合层的干砂磨粒磨损性能，并与氢原子堆焊粗颗粒WC管装焊条、氧乙炔焰堆焊粗颗粒WC复合焊条所得到的金属陶瓷复合层的耐磨性进行了对比。结果表明激光熔覆金属陶瓷复合层的耐磨性远远优于上述常规堆焊工艺。其主要原因是由于激光熔覆层中碳化钨颗粒烧损程度低与硬度高所致。     

氧化石墨烯对纳米金属陶瓷复合镀层组织性能影响

目的 提高纳米金属陶瓷复合镀层硬度、耐磨性,以及耐蚀性。方法 在镀液中添加了氧化石墨烯(GO),在合金的基体上制备了Ni-TiN-GO的复合镀层,并对镀层组织结构、成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性进行表征及分析,探究GO的添加量对其组织性能的影响,确定最适宜的GO添加量。结果 最适宜GO含量为0.3 g/L,所得镀层表面平整致密,与基体结合良好,厚度为8.64 μm。晶面表现为双择优取向,晶粒尺寸最小,显微硬度最大,分别为22.8 nm和1 529.1HV。摩擦磨损测试表明摩擦因数为0.8,主要以磨粒磨损为主,具有良好耐磨性能。Ni-TiN-0.3g/LGO复合镀层自腐蚀电流密度较基体和Ni-TiN镀层下降1个数量级,在经过96 h的盐雾试验后,镀层未见开裂,只附着少量腐蚀产物,表现出良好的耐蚀性。结论 当GO的添加量为0.3 g/L时镀层表面最为致密,缺陷减少,并且通过其较大的比表面积可阻碍腐蚀离子通过,进而提高镀层耐蚀性。GO通过在镀液中与Ni²⁺结合形成复合物共沉积到孔隙缺陷处,同时GO弥散分布于镀层,提供了大量的形核位点,镀层晶粒尺寸下降,因此镀层硬度提高,并且由于GO具有一定自润滑能力,镀层的耐磨性提高。     

CeO2对镍基金属陶瓷复合层组织和耐腐蚀性能的影响

利用5kW CO2激光器在5Cr21Mn9Ni4N不锈钢基体表面成功熔覆了含不同CeO2量的镍基金属陶瓷复合层。研究了稀土氧化物CeO2对激光熔覆金属陶瓷复合层显微组织形态和耐腐蚀性能的影响,发现稀土氧化物CeO2能加速碳化钨颗粒的溶解,促使钨与铬形成金属间化合物;激光熔覆镍基金属陶瓷复合层的耐硫酸腐蚀能力显著翁于1Cr18Ni9Ti不锈钢;且含0．5％CeO2（质量分数）的激光熔覆层的耐腐蚀能力比含1．5％CeO2（质量分数）和不含CeO2的激光熔覆层都要强。     

熔盐电解渗铝沉积过程及渗铝层性能研究

研究了熔盐电解渗铝过程中铝的初期沉积现象，长大过程及沉积初期的相结构。结果表明，铝在沉积初期即发生选择性偏聚现象，随着渗铝时间延长，铝继续沉积，并产生聚合扩展，其形态呈球状。在未采取保护措施时，渗铝层表面初期的相组成是Ａｌ２Ｏ３，Ｆｅ２Ｏ３ｔ和Ａｌ５Ｆｅ２。钢铁渗铝后其表面硬度和抗氧化性能明显提高。     

电沉积纳米镀锌层的机理研究

对电镀锌进行纳米改性研究，得到层状纳米镀锌层。采用场发射电镜(FEG-TEM)观察镀锌层结晶的形态，X衍射分析镀锌层晶粒的尺寸，恒电位法和电化学交流阻抗方法研究了纳米镀锌层的电沉积机理。     

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 在大量科学试验基础上，提出一种金属表面形成金属陶瓷的新工艺方法。该方法具有放电电压低，陶瓷层结构致密与基体冶金结合，适用于多种金属材料等优点。文中利用光学显微镜和扫描电镜（SEM）观察了陶瓷涂层的显微组织，并通过X射线衍射和机械性能试验对其相结构和室温力学性能进行了探讨。结果表明：金属陶瓷涂层的晶粒细小，分布均匀，具有高的硬度及良好的耐磨性。     

等离子喷涂陶瓷涂层后氧化处理的研究

对比研究了后氧化处理、封孔和退火、真空退火对大气等离子喷涂 (Al/Ni Cr2 O3 )陶瓷涂层硬度、结合强度等性能的影响。结果表明 ,合理的后氧化能够明显改善涂层性能 ,且氧的扩散是发挥作用的重要因素之一。     

轴向送粉式等离子喷涂陶瓷涂层工艺性能研究

对比研究了新型轴向送粉等离子涂枪和普通等离子喷涂枪的喷涂工艺参数和制备涂层的性能及其组织。试验结果表明：轴向送粉式等离子喷涂枪的功率明显低于普通等离子喷涂枪,其喷的陶瓷涂层的性能优于普通等离子喷涂。     

等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的工艺研究

采用SprayWatch-2i粒子测速仪测定等离子喷涂时粒子的飞行速度及温度,确定最佳喷涂电流和电压参数,改变送粉方式和送粉速率制备Al2O3涂层.研究所制备涂层的孔隙率、显微硬度、耐磨性及结合强度,研究结果指出：影响Al2O3涂层质量的主要工艺参数为喷涂功率、送粉方式和送粉速率,等离子喷涂10～40μmAl2O3粉末制备Al2O3陶瓷涂层的最佳工艺参数为电流600 A、电压60 V、枪内送粉、送粉速率10.25 g/rmin.     

后氧化处理对等离子喷涂陶瓷涂层性能的影响

用正交实验法研究了后氧化处理温度、时间对大气等离子喷涂(Al/Ni+Cr2O3)陶瓷涂层性能的影响,由此获得的优化工艺参数为500℃×4h.研究表明,温度是影响后氧化效果的主要因素,优化的后氧化处理能明显改善涂层性能气孔率减少,致密性改善,硬度提高7.4HR15N,结合强度提高20.39MPa.     

等离子喷涂纳米氧化锆涂层组织结构研究

采用三因素三水平正交实验设计法针对喷涂电流、主气(Ar)流量和次气(He)流量三个重要工艺参数安排实验方案,采用大气等离子喷涂方法制备纳米氧化锆涂层试样,通过扫描电镜观察并分析了喷涂工艺对涂层组织结构的影响,结果表明,涂层组织结构主要由两部分组成,即常规柱状组织和纳米状等轴组织,且等轴组织处于柱状组织的包围之中;随喷涂工艺不同,两部分组织含量存在明显差别.对于热障涂层而言,等轴组织对提高涂层隔热能力有利.     

新型化学反应法制备SiC/Al2O3复相陶瓷涂层

陶瓷涂层材料以其高硬度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等一系列优点,在航空航天、武器装备、核工业、石油化工等领域具有广阔的应用前景.SiC/Al_2O_3复相陶瓷在常温和高温下都具有较好耐磨性和化学稳定性,是一种极具工程应用前景的复合陶瓷材料.本研究采用优质陶瓷先驱体聚合物PCS,添加惰性填料SiC纳米颗粒和活性填料金属Al粉共同作用,克服了先驱体法制备陶瓷材料中存在较大体积收缩的缺点,在金属基体上制备了单层厚度可达50 μm的致密SiC/Al_2O_3复相陶瓷涂层,复相陶瓷涂层中的SiC来自于先驱体PCS热解转化的SiC和添加的纳米SiC颗粒;其中的Al_2O_3来自于金属Al粉的氧化.该化学反应方法在金属基体上成功地制备出连续、致密的SiC/Al_2O_3复相陶瓷涂层,既简单又方便,表现出极大的应用潜力.     

ZrO2陶瓷热障涂层的研究

用等离子涂技术制备了ＺｒＯ２结构梯度和成份梯度涂层,并试验测定了各涂层的隔热效果及抗热震性,涂层试片在２．５Ｍａ、１８００℃、５８００ＫＷ／ｍ＾２的热流冲刷５ｓ后,结果表明：涂层表面仍较光滑,与烧蚀前无明显差别,更无剥落,崩裂出更,平均每毫米隔热涂层降温约４０２．２℃。     

Mechanical Behaviors of Ti-Si-N Coatings Deposited by Bias Sputtering

Ti-Si-N hard coatings were deposited on steel substrates by reactive unbalanced magnetron sputtering from Ti and Si elemental targets in a mixture of Ar and N2 gases.The influences of negative bias voltage(in the range of-30 to-80 V)on the mechanical properties of the coatings were investigated.In particular,the critical cycle during dynamic impact tests was employed to indicate the bonding strength of the coatings.It was found that the Ti-Si-N coatings prepared at lower constant bias voltages could effectively improve the adhesion and the cyclic impact performance,but their hardness was dropped significantly to 13 GPa at a bias of-30 V.Higher bias voltage values induced greater hardness.A maximum hardness of 47 GPa was obtained at a bias of-60 V.However,the coating adhesion was worse in this case,and the number of impact cycles(～8×10 3)that the coatings could endure was much shorter than that of TiN binary coatings(～2×104).On the other hand,the bias voltage was varied linearly from-40 to-60 V during Ti-Si-N deposition.Under this circumstance,the hardness of the coatings deposited with the bias-graded configuration remained very high(42 GPa),and the adhesion strength was improved substantially.Also,the critical impact cycle could reach as high as 1.8×104.Therefore,bias-graded deposition can provide an effective processing route to prepare Ti-Si-N superhard coatings with high adhesion strength and impact resistance.     

铜钨基金属陶瓷导板的研制

采用粉末冶金方法研制出金属陶瓷导板,试验结果表明,该材料具有优良的高温耐磨性、热强性、热稳定性及抗氧化性能,是适用于制作优质导卫板的材料。