钛表面辉光等离子制备Ti-Pd合金层耐蚀性能分析

采用辉光等离子冶金技术在纯钛表面制备了Ti-Pd合金层,并对Ti-Pd合金层的耐蚀性进行了研究。结果表明:合金层在100℃的NaCl饱和溶液+HCl溶液以及40℃下8.6%H2SO4溶液中的耐缝隙腐蚀性能优于Ti-0.2Pd合金;在室温80%H2SO4的条件下,腐蚀速率仅为0.682mm/a,是Ti-0.2Pd合金的18.2%;在室温30%HCl的条件下,表面Ti-Pd的腐蚀速率仅为0.004mm/a,是Ti-0.2Pd合金的12.5%。     

钛表面辉光等离子渗钯过程中Pd在钛中扩散行为的研究

采用辉光等离子冶金技术在纯钛表面制备了Ti-Pd合金层,用XRD、SEM和EDS研究合金层的相组成、微观组织和元素分布。结果表明:900℃渗钯时,Ti-Pd合金层大体分为3层,各层间Pd元素的浓度有明显的突变,Pd在Ti中的扩散属于反应扩散。室温状态时,合金层从表层到基体分别是:Ti Pd3相层,α-Ti Pd相层,Ti2Pd相层。推测合金层在高温状态时,从表层到基体分别是:Ti Pd3相层,β-Ti Pd相层,Pd在β-Ti中的饱和固溶体层。各层的长大速率基本满足抛物线规律,Pd在Ti中的扩散以体扩散为主。     

钛表面钛钯合金层耐蚀性能及耐蚀机理研究

采用磁控溅射沉积钯膜层+热扩散技术在工业纯钛表面制备Ti-Pd合金层,研究了Ti-Pd合金层的耐蚀性能,用重量法评价了合金层的腐蚀速率,分析了不同样品经腐蚀后的表面形貌和成分。结果表明:Ti-Pd合金层在37%(质量分数,下同) HCl溶液和80%H_2SO_4溶液中的腐蚀速率比纯钛降低了2个数量级。Ti-Pd合金层经37%HCl腐蚀后,表面含有Ti、Pd、O元素,表面有微小的点蚀坑。Ti-Pd合金层经80%H_2SO_4腐蚀后,表面含有Ti、Pd、S、O元素,表面有亚微米级的点蚀坑。提出了Ti-Pd合金层的耐蚀机理:微量的Pd和Ti O2组成的钝化膜使表面腐蚀电位提高,产生耐蚀效果。     

钛表面辉光等离子无氢渗碳的研究

采用双层辉光离子渗碳技术在本底真空度为 5×10-3Pa 的高真空下,用 99.999%的高纯氩气进行无氢渗碳。在整个工艺过程中,没有涉及到氢元素,实现了无氢渗碳。试样材质为 TA1 工业纯钛,用透射电镜(TEM)观察渗层结构;X 射线衍射(XRD)测定渗层的相组成;用 M200 耐磨试验机测定渗碳试样的耐磨性能;渗碳试样的磨痕表面状态用 TR240型粗糙度仪测定。渗碳层厚度大于 100 μm。表面层生成的是 TiC,基体仍为 α-Ti。近表面渗层维氏硬度为 6 000 MPa,表面的硬度远大于此值。摩擦系数 0.11。纯钛经过无氢渗碳后,与未经过处理的纯钛相比磨损量仅为纯钛试样的1/1 592.5。研究得出:钛材经过双辉等离子无氢渗碳后,不仅提高了表面的硬度,同时降低了摩擦系数,因而使耐磨性能得到了大幅度的提高。     

双层辉光等离子表面冶金技术

在离子渗氮技术的基础上,发展了双层辉光离子渗金属技术.该技术已成功地将固态合金元素如Ni, Cr, Mo, W, Ti, Al, Nb, Zr以及它们的组合渗入金属材料表面,形成一系列高硬度、耐磨、抗腐蚀合金层.例如在钢铁材料表面形成高速钢和镍基合金;在钛合金表面形成阻燃及耐磨合金等.该技术已获美、英、加等多国专利.本文简要介绍双辉技术的基本原理、主要工艺参数、主要研究结果和应用等.     

γ-TiAl合金表面辉光等离子Ni-Cr共渗层的组织与性能

采用双层辉光等离子表面冶金技术在γ-TiAl合金表面进行Ni-Cr共渗处理,形成均匀致密的Ni-Cr合金层,通过SEM、EDS、XRD等对其渗层显微组织、化学成分和相结构进行分析,并测试了合金层的显微硬度及耐磨性。结果表明,合金层有效渗层厚度为25μm,主要由Cr2 Ti、AlTi、Cr、NiTi2、Cr1.75 Ni0.25 Ti等相组成;合金层中合金元素Cr和Ni由表及里呈梯度分布,合金层与基体结合牢固;合金层的显微硬度、动态硬度及摩擦磨损性能显著高于基体。     

钛表面无氢渗碳层耐蚀性能的研究

在复杂环境下,钛合金表现不仅需要具有良好的耐磨性能,同时还须具有耐酸介质的腐蚀能力。本文采用电化学和侵蚀等分析手段,研究了钛表面无氢渗碳试样在HCl溶液和H2SO4溶液中的电化学特性及侵泡腐蚀性能。研究表明：经过无氢渗碳处理的纯钛试样在HCl和H2SO4溶液中的耐蚀性能得到大幅提高。     

钛合金表面辉光等离子渗钽的研究

面腐蚀速率明显减慢,耐蚀性能进一步提高.     

等离子辉光合成TiN渗镀层耐腐蚀性能的研究

介绍了一种同时利用等离子尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术,在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的TiN渗镀层新工艺技术.将该TiN渗镀试样与1Cr18Ni9Ti不锈钢和Q235钢在1 mol/LH2SO4溶液和3.5%NaCl溶液中,分别进行电化学腐蚀对比试验.结果表明：TiN渗镀层在酸性溶液中的耐蚀性能比1Cr18Ni9Ti不锈钢和Q235钢分别提高了1.4和4.2倍.在盐水中的耐蚀性能比Q235钢提高了182.6倍,但比1Cr18Ni9Ti不锈钢耐蚀性能稍差.渗镀TiN层耐酸性溶液腐蚀性能优于耐盐水腐蚀性能.     

等离子钛表面冶金技术

采用双层辉光放电产生的低温等离子体在纯钛表面制备了表面合金,开发出了在钛表面制备Ti-C合金和Ti-Zr合金等的工艺方法。     

钛合金表面辉光离子渗铝耐蚀性

利用双层辉光离子渗金属技术,在钛合金(Ti6Al4V)表面渗AI,形成均匀的钛铝合金扩散层.用显微硬度仪测量渗层的显微硬度,用SEM、XRD分析渗层的截面形貌和相结构,并在0.5 mol/L H2SO4溶液和3.5%NaCl溶液中测试极化曲线方法.结果表明:经950℃,保温5 h后Ti6Al4V合金基材表面形成厚度约为20 ìm的钛铝合金扩散层,扩散层由金属间化合物Ti3Al和TiAl组成;合金表面显微硬度值达到8100 MPa;钛合金表面的耐蚀性能提高.     

钛合金表面双层辉光离子渗铝的研究

利用双层辉光渗金属技术，以铝为源极、TC4(Ti-6Al-4V)为阴极、氩气为工作气体，依靠辉光放电和不等电位空心阴极效应在TC4表面形成合金层。采用X射线衍射和辉光放电光谱分析了合金层的相组成及渗层内Al元素的分布．并对其进行硬度测试。结果表明：渗层由Ti3Al和α-Ti组成；铝的含量可达18％；渗层厚度可达13μm；其硬度比经渗铝处理后的有了较大程度的提高。     

Ti2AlNbO相合金双层辉光等离子渗Mo摩擦性能

利用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti2AlNbO相合金进行渗Mo工艺研究。采用扫描电子显微镜、辉光放电光谱分析仪、X射线衍射仪和显微硬度计测试了渗Mo层的微观组织、化学成分、相组成和显微硬度。采用可控气氛微型摩擦磨损实验仪进行耐磨性研究。在最佳工艺参数下，渗Mo层可达100μm，表面Mo含量超过90％，且从表面到心部呈梯度分布。渗Mo层主要由纯Mo及Al5Mo相组成，硬度HV达8000MPa，渗Mo试样的平均摩擦因数为0．085，较Ti2AlNb基材降低6倍，磨损率仅为基材的7．5％。结果表明：Ti2AlNbO相合金表面的耐磨性能得到极大地提高。     

TC4 钛合金表面辉光离子渗 Mo 渗 S 复合处理涂层的组织和摩擦学性能

利用辉光离子渗的方法,在TC4钛合金表面首先沉积Mo耐磨涂层,然后对渗Mo层在650℃进行渗S处理,研究了渗Mo渗S复合涂层的表面结构、硬度和磨损性能。结果表明:Mo层渗S后,表面组织细化,硬度降低;渗Mo渗S复合涂层表面形成相以具有润滑作用的MoS2为主,另外还有少量Mo2C和Ti2S相;渗Mo渗S涂层的磨损速率约为TC4的1/10。     

双层辉光离子渗金属设备

简要介绍了双层辉光等离子表面合金化设备的类型、组成、功能、结构、原理等.     

双层辉光法制备含银抗菌不锈钢层工艺

为了研究双层辉光法制备含银抗菌不锈钢层,通过抗菌试验、盐干湿循环腐蚀试验、SEM、XPS等手段,研究了扩散工艺参数与抗菌性能、耐蚀性能之间的关系.结果表明,双层辉光法制备含银抗菌不锈钢层的可行工艺参数为:电压1.2kV,气流量为20～40ml/min,时间为3h;含银抗菌不锈钢的杀菌率可达到100%,耐蚀性能没有降低;银在基体中呈弥散状态分布,其价态为一价.     

Platinum and Iridium Coatings Obtained by Double Glow Plasma Technology

Pt and Ir coatings were produced by double glow plasma technology on the surface of Ti alloy substrates. The chemical compositions of the coatings were determined by X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. The microstructure and morphology of the coatings were observed by scanning electron microscopy. The hardness and elastic modulus of the coatings were estimated by nanoindentation. The measurements of adhesive forces of the coatings were performed with scratch tester. The results indicated that the Pt and Ir coatings displayed the preferred (220) orientation due to the initial nuclei with preferred growth on the surface of the substrates. The interface between the Pt coating and substrate exhibited no evidence of delamination. The Ir coating was composed of irregular columnar grains with many nanovoids at the interface between the coating and substrate. The mean values of hardness for Pt and Ir coatings were 0.9 GPa and 9 GPa, respectively. The elastic modulus of Pt and Ir coatings were 178 GPa and 339 GPa, respectively. The adhesive forces of the Pt and Ir coatings were about 66.4 N and 55 N, respectively. The Pt and Ir coatings adhered well to the Ti alloy substrates.     

钛合金表面激光熔覆涂层的研究进展

激光熔覆是钛合金表面改性的重要技术手段之一,已成为当前研究热点。综述了国内外关于钛合金表面激光熔覆抗高温耐氧化、耐腐蚀、耐磨损和生物陶瓷等涂层的熔覆材料、熔覆层相组成和强化机理等的研究现状。其中,抗高温耐氧化涂层主要由于TiO_2、Al_2O_3等相的隔氧作用,提高了钛合金在高温下的抗氧化性;耐腐蚀涂层主要由于Ti N和Ti2Ni等相的固溶强化及细小针状马氏体α’等的细晶强化,提高了其耐腐蚀性;耐磨损涂层主要由于Ti C、Ti B、Ti B2等相的弥散强化作用,提高了涂层的耐磨性;生物陶瓷涂层由于HA、Ca O等相的存在,增强了钛合金的生物相容性。其次,阐述了由于熔覆材料与基材的热物性差异、试样预处理不当和工艺调控不当等因素引起的未熔颗粒、球化效应、裂纹、气孔和夹杂等主要缺陷,以及调控激光功率、扫描速度等工艺参数,预热基体材料,通入保护气体和加入适当成分添加剂等控制和改善相关缺陷的措施。最后,展望了钛合金表面激光熔覆涂层和技术的发展方向。