微波等离子体改性对金刚石薄膜表面亲水性的影响

采用微波等离子体法,分别使用H和O等离子体对金刚石薄膜表面进行改性处理.通过扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM),X射线光电子能谱(XPS),并结合接触角随时间变化的曲线,初步评价了改性前后薄膜表面显微结构和成分的变化对亲水性的影响.结果表明:同一条件下制备的金刚石薄膜表面形貌、粗糙度差异不会影响表面亲水性;改性前金刚石薄膜亲水性差,H、O等离子体改性后薄膜表面接触角由原来的81°下降到20°以下,形成了亲水性良好的表面;暴露在空气中后,接触角在前3天的变化很大,这种变化与薄膜表面成分的改变密切相关.     

超亲水防雾表面研究进展

透明玻璃和树脂材料应用广泛,是未来世界重要的构成元素。但这些材料表面常易发生水蒸气凝结起雾现象,不但降低了材料本身的透明度,影响相关产品的使用,还会给设备的运行安全带来隐患。因此,如何防雾逐渐引起研究人员和产业届的关注。常见的防雾技术有自动擦拭、热力防雾、表面涂层等。其中,具有主动防雾性能的超亲水表面涂层技术在施工简便性、持续防护性及运行维护成本的经济性等方面具有独特优势,是最有发展潜力的防雾技术。详细介绍了超亲水防雾表面的设计和制造技术的最新进展,从起雾现象的机制出发,介绍了水滴的形核和生长,并由此引出超亲水表面的防雾机理。分类介绍了由不同制备方法所得到的超亲水防雾表面,重点综述了近年来超亲水防雾涂层技术的研究进展,包括有机超亲水涂层、无机超亲水涂层与有机无机杂化超亲水涂层。针对各种形式的超亲水涂层技术,分别从涂层的亲水性、防雾性、耐久性及制备膜层的结构与性能之间的关系等方面进行了归纳。最后,根据超亲水防雾表面在不同领域的实际应用,对其未来的发展进行了展望。     

亲水性丙烯酸玻璃防雾膜的制备及其性能

利用溶胶凝胶法制备的亲水性丙烯酸共聚合树脂形成的亲水防雾膜具有玻璃表面防雾功效.研究了材料成分和制各工艺对该玻璃防雾膜性能的影响.结果表明,丙烯酸含量越高,树脂水溶性越好,固化膜的防雾性能越好,而耐水性下降.改变丙烯酸与甲基丙烯酸的配比对防雾膜性能也有影响,在适当范围内增加甲基丙烯酸量有助于提高共聚反应速度转化率及丙烯酸防雾树脂的亲水防雾性.同时采用所有单体半连续滴加和单取丙烯酸β-羟乙酯和丙烯酸滴加的方式,得到的产物分子组成较为均匀,性能也比较稳定.     

基于含氟改性笼状倍半硅氧烷一步法制备透明超疏水涂层

目的 为了研究出一种在光滑镜面基材上大面积制备透明耐用的超疏水涂层,需要克服当前超疏水涂层存在的理化稳定性差、光学透明度不高以及制备繁琐、难以大面积实施等问题。方法 通过向聚氨酯丙烯酸酯疏水性光固化树脂体系中引入含氟低表面能改性的笼状倍半硅氧烷(POSS),结合喷涂法和相分离法在聚碳酸酯(PC)表面制备了一种超疏水光固化涂层。探究了低表面能改性POSS的掺杂量和乙醇添加量对构筑超疏水涂层的影响。结果 当POSS-SH-DFMA₇的掺杂量为树脂含量的40%、乙醇的添加量为溶剂THF的25%时,涂层表现出优异的超疏水特性,静态水接触角和滑动角分别可达到156.92°和3.24°;良好的光学透明性,光线透过率为85.63%;可靠的机械稳定性,承受6h的水滴冲击后依然保持超疏水特性;稳定的耐候和耐化学性,经历户外环境和不同p H值化学试剂的侵蚀后仍可保持涂层原有的润湿性能。结论 在光固化树脂体系中引入一定量的含氟单体改性POSS结合乙醇的作用可以一步法制备出透明、理化性能稳定的超疏水涂层。     

镍离子掺杂TiO2涂层的制备及亲水性研究

目的 研究不同含量的镍离子掺杂对TiO2纳米涂层亲水性能的影响.方法 采用溶胶-凝胶法制备不同含量Ni2+掺杂TiO2纳米复合溶胶,通过浸渍提拉法在载玻片上成膜,经过热处理后,得到不同含量Ni2+掺杂TiO2复合涂层.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和表面接触角仪,对掺杂不同浓度Ni2+后TiO2的晶型、涂层微观形貌、光吸收性能、结构组成和涂层亲水性等进行表征分析,从而确定最佳Ni2+浓度的复合涂层材料配方.结果 制备的TiO2主要由锐钛矿相和少量金红石相组成,Ni掺杂抑制了锐钛矿相向金红石相的转变.随着Ni含量的增加,TiO2晶粒尺寸逐渐降低.适量掺杂Ni2+制备的TiO2纳米涂层表面形貌光滑,粒子分布致密均匀.掺杂使吸收波长阈值向长波方向偏移,禁带宽度减小,在一定程度上提高了TiO2涂层的亲水性.当Ni2+掺杂质量分数为1.5％时,TiO2涂层亲水性最佳.结论 采用溶胶-凝胶法实现了镍离子掺杂TiO2的改性,掺杂Ni2+后,Ni2+/TiO2复合涂层的亲水性能明显提高.     

氯化亚锡和纳米二氧化硅对PET材料表面亲水性影响

目的 提高PET材料的表面亲水性.方法 氯化亚锡与PET共混成膜后,采用共混接枝法,在共混膜表面接枝氨基化改性的纳米二氧化硅,制备出强亲水的PET材料.采用静态接触角、傅里叶变换红外光谱仪、原子力显微镜测试手段对PET材料表面进行表征.结果 氨基化改性的纳米二氧化硅能够成功接枝在氯化亚锡与PET共混材料表面.当氯化亚锡质量分数为0.3%时,共混膜接触角由98°下降到74.5°.共混膜接枝氨基化改性的纳米二氧化硅溶液20 h时,PET材料表面接触角由74.5°下降到7.8°,亲水性得到了极大提高.接枝膜浸泡于蒸馏水10 d后,PET材料表面接触角由7.8°上升至34.9°.结论 氯化亚锡与PET材料共混,接枝氨基化改性的纳米二氧化硅后极大地提高了PET材料表面的亲水性.     

丙烯酰胺浓度对聚二甲基硅氧烷表面涂层性能的影响

硅橡胶的疏水特性致使其在体内的减阻性能较差,亟须开展其表面亲水性能和润滑性能均良好的工艺研究。以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为基材,以丙烯酰胺（AAm）为反应单体,通过紫外光固化工艺在PDMS表面制备5种不同浓度的聚丙烯酰胺（PAAm）涂层,对涂层的表面成分、表面粗糙度、厚度、亲水性能及润滑性能进行表征,讨论AAm浓度对涂层性能的影响。结果表明：AAm浓度对涂层厚度和粗糙度有显著影响,即随着AAm浓度的提升,涂层厚度和粗糙度均呈上升趋势;AAm浓度也改善涂层的亲水性能和润滑性能,即与基材PDMS(110°)相比,含20 wt.%AAm的涂层接触角低至18.24°,降低到基材的16.6%;含8 wt.%AAm的涂层摩擦因数低至0.039,与基材PDMS相比降低98.2%。提出一种硅橡胶表面构建牢固涂层的简单且高效的方法,可为软材料表面改性提供较好的借鉴。     

马来酸酐等离子体改性聚丙烯薄膜表面的硫酸腐蚀行为

以马来酸酐的等离子体聚合方法对聚丙烯薄膜表面进行了亲水改性,用FT-IR、接触角等分析手段研究了等离子体处理功率对改性薄膜表面的化学结构和亲水性能的影响以及薄膜表面的马来酸酐等离子体聚合物在高温强酸环境中的腐蚀行为.结果表明,马来酸酐等离子体聚合物可水解为聚马来酸结构,改性薄膜表面接触角达到43°～50°,接触角随处理功率的提高呈上升趋势.50W的马来酸酐聚合物的耐110℃、40%硫酸腐蚀性优于30W的马来酸酐聚合物;在高温硫酸介质的腐蚀环境下,马来酸酐的等离子体聚合物可通过磺化反应而引入亲水的磺酸基团,腐蚀后改性薄膜的表面接触角进一步降低至30°以下,获得了更佳的表面亲水性.     

马来酸酐聚丁二烯改性聚氨酯涂层的耐水及耐蚀性研究

目的改善聚氨酯涂层的耐水性和耐蚀性等综合性能。方法采用可反应型橡胶马来酸酐聚丁二烯(MAPB)化学改性聚氨酯,并通过红外光谱、接触角、耐水性及电化学阻抗谱等对复合涂层的结构与性能进行表征。结果通过比较分析红外光谱(FT-IR)中改性前后聚氨酯基团对应吸收峰的变化,确定了MAPB成功对聚氨酯进行化学改性。随着马来酸酐丁二烯用量的增加,改性聚氨酯涂料表面疏水性增强,吸水率降低,物理机械性能也得到提高。当加入MAPB含量约为3%～5%时,复合涂层的接触角由75°提高到了95°,吸水率由1.5%降低到最低约0.5%,硬度由3H提高到4H,附着力从4B提高为5B。另外,随着浸泡时间的增加,改性涂层的阻抗值下降的更缓慢,表明MAPB的加入提高了涂层的耐腐蚀性能,尤其是含3%马来酸酐丁二烯改性聚氨酯涂层的耐蚀性表现最优异,这也得到盐雾试验的进一步验证。结论加入约3%的马来酸酐丁二烯改性聚氨酯可大幅降低涂层的吸水率,同时涂层的耐蚀性等综合性能得到改善,这主要归因于可反应基团参与交联提高了涂层的致密度,及其主链烯烃的疏水特性提高了涂层阻隔水和腐蚀介质渗透扩散的能力。     

低表面能改性聚丙烯酸酯的合成及防污性能研究

目的制备环境友好型的海洋防污涂料,即低表面能海洋防污涂料。方法以含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯(FMA)和含硅单体γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)为改性单体,以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,通过自由基共聚合制得氟硅改性的聚丙烯酸酯树脂层,采用傅里叶红外光谱和差示扫描量热法,分别对改性聚丙烯酸酯树脂的化学结构和热性能进行了分析表征。通过对改性聚丙烯酸酯树脂涂层的扫描电子电镜(SEM)分析、接触角测试、表面能计算、附着力测试、耐酸碱测试,防污性能测试等,探讨了FMA和KH570含量对树脂涂层性能的影响。结果当FMA、KH570的含量分别为15%、10%时,树脂涂层的接触角达到112.0°,表面能低至18.425 m J/m~2,附着力达到1级,具有良好的防污性能。结论氟单体和硅单体单独参与共聚改性均具有降低聚丙烯酸酯树脂表面能的作用,而氟单体和硅单体共同改性聚丙烯酸酯对树脂涂层表面能的降低更显著,可作为一种很有潜力的海洋低表面能防污涂料。     

POSS改性丙烯酸涂层的耐刮擦及紫外防护性能

丙烯酸树脂基涂层具有良好的耐候性,但其力学性能较差,耐刮擦及摩擦磨损性能不足等缺点易导致其使用寿命降低。为改善其耐刮擦及摩擦磨损性能,进一步提高其耐候性和延长使用寿命,采用溶胶凝胶法合成了八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OvPOSS),进一步将其与丙烯酸树脂(PMB)原位复合改性制备了不同OvPOSS添加量的有机无机杂化树脂。利用光镜、接触角测量仪、显微硬度仪等表征了OvPOSS改性树脂制备的涂层在紫外辐照前后的表面形貌、接触角、硬度等;采用纳米划痕仪和摩擦试验机研究了涂层改性前后的耐刮擦和摩擦磨损性能。结果表明：当添加OvPOSS质量分数为10%时,改性涂层的各方面性能最佳。与未改性的丙烯酸涂层相比,OvPOSS的加入显著改善了OvPOSS/PMB复合涂层的硬度,抗紫外线性,耐刮擦和摩擦磨损等性能。     

AH32钢表面等离子喷涂制备疏水涂层及其耐腐蚀性能研究

目的提高AH32海洋用钢表面的疏水性及耐蚀性,并给出最佳性能的喷涂涂层成分。方法采用大气等离子喷涂技术,在AH32钢表面制备了三种不同成分的涂层。利用微量进样器结合半球法测量了涂层的接触角,并利用Qwen-Wendt公式对涂层的表面能进行了计算,利用扫描电子显微镜观察涂层的表面形貌,利用表面粗糙度仪测量涂层的表面粗糙度,利用冲刷实验及电化学工作站测量了不同涂层的耐蚀性能,并讨论了不同涂层的疏水机制及相应的腐蚀机理。结果等离子喷涂涂层显著改善了AH32钢的疏水性能。相比而言,等离子喷涂Co基涂层及等离子喷涂Ni基涂层与水的静态接触角达到了130°以上,均具有较好的疏水效果。三种涂层均明显改善了AH32钢的耐海水冲刷腐蚀能力,其中AH32钢基体腐蚀30d后的失重为1.68×10^-2 g/cm^2,等离子喷涂Ni基涂层的腐蚀失重最小,约为4.2×10^-3 g/cm^2。极化曲线测试结果也表明,三种涂层的自腐蚀电位较基体提高了300 mV左右,并且腐蚀电流密度较基体降低了1个数量级以上,另外Co基涂层的腐蚀电流密度高于Ni基涂层的腐蚀电流密度,因此Co基涂层在腐蚀过程中表面会产生较多的羟基基团,导致其与水的静态接触角降低,最终导致其疏水性能下降。结论等离子喷涂Ni基涂层的疏水性能最好,腐蚀速率最小,耐冲刷腐蚀性能最佳,与基体相比,其腐蚀失重减小了1.26×10^-2 g/cm^2。     

新型超音速电弧喷涂锅炉水冷壁防护涂层

为获得火电厂锅炉运行工况下具有较高寿命的的水冷壁防护涂层,在已有涂层成分的基础上自行设计制作了一种新型防护涂层。采用超音速电弧喷涂的方式,在Q235钢基体上制备了自研FeCrNiBSi涂层和FeCrNi两种涂层。对两种涂层进行耐高温腐蚀性能试验,并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段对涂层在熔盐环境下腐蚀前、后的表面形貌和腐蚀机理进行研究。结果表明,FeCrNiBSi涂层较之FeCrNi涂层具有更好的抗高温腐蚀性能和更高的表面硬度,硬度高使得涂层耐粉尘冲蚀性好,从而更适合于做火电厂锅炉水冷壁防护涂层。     

Ni-Zn-P合金镀层在人工模拟海水中腐蚀行为的研究

目的 提高金属材料在海洋环境中的耐腐蚀性和使用寿命.方法 采用碱式化学镀方法 在Q235碳钢表面施镀Ni-P镀层和Ni-Zn-P合金镀层,镀液配方NiSO4·6H2 O 20~25 g/L,C6 H5 O7 Na3·2H2 O 50~70 g/L,NH4Cl 25~30 g/L,NaH2PO2·H2O 15~25 g/L.制备Ni-Zn-P合金镀层时,在以上配方中加入0.4~0.8 g/L ZnSO4·7H2 O.采用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察镀层在人工模拟海水中腐蚀前后的组织形貌,用能谱分析仪(EDS)分析镀层腐蚀前后表面成分.结果 Ni-P镀层和Ni-Zn-P合金镀层中的P质量分数分别为11.26%和9.97%.从P含量和镀层组织形貌,可以确定得到的两种镀层是连续致密的非晶镀层.Ni-Zn-P合金镀层比Ni-P镀层的胞状组织更加均匀平滑,胞与胞的边界结合更加连续致密.在人工模拟海水中腐蚀144 h后,Ni-P镀层出现明显的点蚀坑,Ni-Zn-P合金镀层仍然连续完整.Ni-Zn-P合金镀层腐蚀后,Zn含量明显下降,并出现少量的Fe和O,表明合金镀层腐蚀过程是Zn优先被腐蚀,然后镀层逐渐被腐蚀破坏,最后基体发生腐蚀.Ni-Zn-P合金镀层的腐蚀速率明显低于Ni-P镀层的.结论 Ni-Zn-P合金镀层的胞状组织比Ni-P镀层的更加均匀平滑,胞与胞的边界结合更加连续致密,Ni-Zn-P合金镀层腐蚀速率明显低于Ni-P镀层.     

Mg含量对热浸镀Al-Zn-Mg-Si镀层组织及性能的影响

为了提高冷轧镀铝锌钢板表面晶花质量,在连续热浸镀生产线制备了4种不同成分的Al-Zn-Mg-Si镀层样板,采用体视显微镜、扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪和电子背散射衍射等方法,研究了Mg含量对镀层凝固组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明:随Mg含量的增加,镀层晶花尺寸先减小后增大,耐腐蚀性先降低后增高;在Mg质量分数为1.0%时,镀层质量最佳,晶花细小均匀,平均晶粒尺寸为1.2 mm,镀层截面组织中含质量分数为68.3%的富铝相、质量分数为26.1%的富锌相、少量富硅相和富镁相,在60 d内的平均失重速率为0.05 g/(m²·d)。     

316L不锈钢表面NbC涂层的制备与性能评价

目的探究NbC涂层作为惰性涂层在模拟体液中的耐腐蚀性能及血液相容性能,并为NbC涂层作为生物惰性涂层改善316L不锈钢心血管支架的表面性能提供参考依据。方法采用物理气相沉积法制备NbC涂层,并通过优化工艺参数改善涂层性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和原位纳米划痕仪,对涂层的微观结构及性能进行研究。采用循环伏安法对涂层的耐腐蚀性能进行表征。采用血小板粘附实验对涂层的血小板粘附行为进行了评价。结果制备的涂层具有结合性能强和致密度高等优点。随着基体温度的升高,NbC涂层的力学性能、耐腐蚀性能及血小板粘附特性均得到明显改善,硬度及弹性模量分别由(12.5±0.2)GPa和(213±0.8)GPa上升到(24.5±0.4)GPa和(275±1.1) GPa,自腐蚀速率优化明显,由8.76×10~(-6)A/cm~2降到1.98×10~(-8)A/cm~2。结论 NbC涂层在模拟体液中具备与316L不锈钢相当的稳定性,但其腐蚀速率远低于316L不锈钢,血小板粘附数量及变形较基体316L不锈钢得到显著改善,有望成为改善316L不锈钢表面性能的惰性涂层。     

The hydrophobicity of Ni–Fe alloy electrodeposits obtained at different current densities

A simple one-step method was used to fabricate a hydrophobic surface by electrodepositing Ni–Fe coating on low carbon steel at various current densities ranging from 2 to 6 A?dm^?2. The as prepared coatings were hydrophilic showing a water contact angle (CA) of zero. After 17 days exposure of the coatings in ambient air, the wettability of the Ni–Fe coatings changed to hydrophobic. Increasing the current density of electrodeposition from 2 to 6 A?dm^?2 led to a reduction in the CA. The hydrophobic behavior of the Ni–Fe coatings after storage in air is related to two factors including the formation of airborne hydrocarbon compounds and the micro/nano pinecone-like structure of the Ni–Fe coating. Polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy measurements indicated that the hydrophobic surfaces had higher corrosion resistance in comparison to the as-deposited coatings.     

镀液组分对高Sn含量Ni-Sn-P镀层组织和镀速的影响

为获得耐蚀性较好的NiSnP镀层及其最佳镀液配方,利用正交试验方法设计了9种不同的镀液组分,利用化学镀技术在L245低碳钢上镀制了高Sn含量的NiSnP三元镀层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对镀层的成分、结构以及镀速进行分析,并采用盐雾腐蚀实验评价镀层的耐蚀效果。结果表明： 高Sn含量的NiSnP镀层组织以非晶态结构为主,表面形态为典型的胞状结构。当乳酸和硫酸镍为较低浓度,氯化锡和柠檬酸钠为高浓度时,NiSnP镀层的形核率较高,镀层表面形貌较好。镀液中柠檬酸钠和硫酸镍对镀层的沉积过程有利,浓度越大,镀层沉积越快,而乳酸对镀层的沉积不利。35 g/L硫酸镍、35 g/L氯化锡、25 g/L柠檬酸钠和40 mL/L乳酸为最佳镀液组分,在该条件下获得的NiSnP镀层耐蚀效果最好。     

20Cr2Ni4A钢表面WC增强铁基涂层耐磨性能的研究

目的 制备优异的耐磨性涂层用于机械零部件表面,可有效地提高其使用寿命,减少机械设备因磨损失效而带来的各类故障.方法 以20Cr2Ni4A合金钢为基体材料,利用激光熔覆技术,制备了铁基涂层和铁基/WC复合涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、HV-1000显微维氏硬度计,分别对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的相组成、组织形貌、显微硬度进行表征.利用HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理.结果 两种涂层的显微硬度与基体相比改善较大,其中铁基/WC复合涂层改善最为明显,表面平均硬度值为610HV.以直径为6 mm的GCr15对磨球为摩擦副,铁基涂层的平均摩擦因数为0.53左右,磨损量为0.1432 mm3,而铁基/WC复合涂层的平均摩擦因数为0.36左右,磨损量为0.05935 mm3,与铁基涂层相比,20Cr2Ni4A合金钢表面结合铁基/WC复合涂层的硬度提高了17％左右,磨损量减小了58.6％,具有良好的耐磨损性能.结论 铁基/WC复合涂层因其表面存在W2C、WC、Fe3C等物相,能够均匀分布在铁基涂层上作为耐磨骨架,显著提高了涂层的硬度和耐磨性能.     

负向电压对海洋平台铝合金钻探管表面微弧氧化膜组织和耐蚀性影响

目的 提高海洋平台铝合金钻探管的耐腐蚀性能.方法 采用微弧氧化技术,在海洋平台钻探管用2 A12铝合金表面制备氧化铝陶瓷膜.通过盐雾试验,研究负向电压对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对微弧氧化膜的微观形貌、组织结构进行分析.结果 在微弧氧化处理过程中,随着负电压的升高,微弧氧化膜表面的孔径先增大后减小,膜表面变光滑.在一定负电压范围内,Al2 O3相的含量随负电压的升高先增加,当负电压达到一极限值后,Al2 O3相随负电压的升高而减少.负电压的增大能提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,当负电压由8 V升高至24 V时,腐蚀速率由0.00568 g/(dm2·h)降低至0.00028 g/(dm2·h),前者是后者的20倍;当负电压为4 V时,部分膜层剥落,腐蚀严重;当负电压增至24 V时,有效延缓了微弧氧化膜的腐蚀程度.结论 在微弧氧化处理过程中,负电压对微弧氧化膜的制备有较大影响,增大负电压能有效提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,此外基体本身所含的Fe、S等杂质是影响微弧氧化膜的主要因素.