AZ91D镁合金Ni-P-TiN复合涂层的电沉积制备及其耐蚀性能（英文）

为了提高AZ91D镁合金的耐蚀性能和显微硬度,通过电沉积方法制备Ti N纳米粒子掺杂的Ni-P-Ti N复合涂层。应用扫描电镜、能谱和XRD等手段研究涂层的表面、界面形貌和显微组成,并结合电化学方法研究涂层的耐蚀性能。研究结果表明,经过活化、浸锌和预镀层等系列复杂前处理,可有效提高镁合金在电镀液中的稳定性和涂层结合力,Ti N纳米粒子可以通过电沉积方式掺杂至Ni-P基体中。Ti N纳米颗粒和后续热处理可以有效提高Ni-P涂层的显微硬度。腐蚀结果表明Ni-P-Ti N复合涂层的耐蚀性能比裸AZ91D镁合金大幅增加。在短期浸泡内,Ni-P-Ti N的耐蚀性能与没有Ti N纳米粒子掺杂的Ni-P涂层相当,但Ti N纳米粒子对于提高复合涂层长期耐蚀性能具有重要影响。     

镁合金表面防腐蚀超疏水涂层制备研究进展

镁合金是一种有发展前途的绿色工程金属材料，但其较差的抗腐蚀性能限制了它的大规模应用。对镁合金表面进行超疏水处理，能够极大地提高镁合金的耐腐蚀性能。当超疏水试样浸泡在腐蚀溶液中时，该结构将在腐蚀介质中形成固-气-液界面层，减少镁合金表面与腐蚀介质之间的接触面积，从而降低腐蚀速度。超疏水表面需要满足微纳米结构和低表面能2个必要条件。可以采用二步法或一步法在镁合金表面制备超疏水表面，详细介绍了在镁合金表面构造微纳米结构的方法，包括激光处理、机加工、化学刻蚀、化学镀、电化学沉积、阳极氧化、微弧氧化、水热合成和喷涂等方法。超疏水表面一旦受到机械损伤，微纳米结构无法满足条件，超疏水表面的“气垫效应”消失，腐蚀介质就会直接与微纳米结构接触，因此需要保证构建的微纳米粗糙结构对镁基体具有良好的保护作用并具有自愈功能。通过制备复合涂层，提高下层微纳米结构的自愈合性能，上层涂层的超疏水性与下层涂层的良好物理屏障能力的协同效应可以改善涂层的长久耐腐蚀性能。综述了在镁合金上制备具有良好耐腐蚀性能的复合超疏水表面的方法，并对镁合金超疏水表面防护技术的研究方向进行了展望。     

纳米SiO2粒子/镍基复合镀层腐蚀行为

将纳米SiO2粒子通过超声分散引入到化学镀Ni-P合金镀液中,在碳钢基体表面共沉积得到纳米SiO2粒子/镍基复合镀层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对Ni-P镀层和纳米SiO2粒子/镍基镀层的微观结构形貌进行了分析;采用失重法和电化学方法研究了纳米SiO2粒子/镍基复合镀层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,纳米SiO2粒子/镍基复合镀层仍是非晶态,纳米SiO2粒子的加入提高了镀层的致密性,提高了镀层的耐腐蚀性能。     

基于磁控溅射–氟化改性的新型ZnO/SiO2复合超疏水涂层防冰性能研究

目的 通过磁控溅射及表面氟化修饰不同纳米尺度的氧化锌(ZnO)和二氧化硅(SiO2)粒子,获得一种新型的ZnO/SiO2复合超疏水涂层。方法 研究不同氟化修饰剂对新型ZnO/SiO2复合超疏水涂层防冰性能的影响。采用光学接触角测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)对涂层的水接触角(CA)、滚动角(SA)、微观膜层形貌以及氟化前后化学键的改变进行分析。采用自制结冰装置及数显拉力计对涂层在高湿低温环境中的结冰时间和冰层在涂层表面的黏附强度进行测试。结果 磁控溅射ZnO和SiO2纳米粒子复合制膜得到的粒子排列状态规则,并且两种不同尺寸粒子的掺混使得涂层表面呈多簇状微纳米二级结构,能够很好地降低液滴与表面的附着力;分别选用十七氟癸基三乙氧基硅烷(FAS-17)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷(G502)、十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)4种氟化修饰剂对涂层表面进行整体修饰,其中,FAS-17修饰后的涂层表面防冰效果最好,其液–气复合接触面积比例达到了94.38%,接触角和滚动角达到最佳,分别为164.7°和3°,且冰在表面的黏附强度降低至3.8 kPa;在湿度为60%,温度分别为–2、–10及–20 ℃的条件下,涂层延缓结冰时间分别为244 6、160 4、137 s。结论 采用不同纳米尺度的ZnO和SiO2纳米粒子,经过磁控溅射和整体表面改性可以得到簇状结构的新型复合超疏水涂层。通过FAS-17乙醇溶液进行表面氟化修饰,更加显著地提高了涂层的超疏水性能。     

Ni-ZrO2纳米复合电镀层的制备及其耐蚀性研究

采用电镀工艺制备了纯镍电镀层和NiZrO2纳米复合电镀层,对纯镍电镀层和NiZrO2纳米复合电镀层分别在10％HCl和10％H2SO4溶液中的耐蚀性进行了对比研究,用SEM对各种电镀层腐蚀后的表面形貌进行了观察.结果表明,在脉冲条件下所制备纳米复合电镀层的耐蚀性明显优于其它电镀层,其原因是电镀层中复合有适量的纳米ZrO2颗粒以及脉冲电沉积工艺本身所致.      

AZ91HP镁合金电沉积Ni-SiO_2纳米复合镀层的显微结构与耐磨性(英文)

以AZ91HP镁合金为研究对象,以纳米氧化硅为第二相粒子,通过纳米复合电沉积法制备AZ91HP镁合金Ni-SiO2纳米复合镀层。利用扫描电镜观察纳米复合镀层的显微形貌与微观结构,利用显微硬度计测定纳米复合镀层显微硬度,利用M200摩擦磨损试验机测试纳米复合镀层的耐磨性能。结果表明:在AZ91HP镁合金表面获得了结晶均匀、结构致密的Ni-SiO2纳米复合镀层;纳米复合镀层剖面形貌显示纳米复合镀层与镁合金基体结合良好;镀液中纳米颗粒含量为10g/L时,AZ91HP镁合金表面电沉积Ni-SiO2纳米复合镀层的显微硬度最高,最高达HV367;摩擦磨损试验表明纳米复合镀层与镀镍层、镁合金基体相比,耐磨性明显提高,这是由于纳米颗粒的细晶强化和弥散强化所致;纳米复合镀层的磨损机制主要是磨粒磨损,镁合金基体磨损机制为粘着磨损,镀镍层磨损机制为剥层磨损。     

纳米TiN粒子在Ni-TiN复合镀层中的作用研究

通过对超声-电沉积Ni-TiN复合镀层的研究,探讨了纳米TiN粒子对Ni-TiN复合镀层的表面形貌、成分、硬度、耐磨性能以及耐腐蚀性能的影响.结果表明,含有纳米TiN粒子的Ni-TiN复合镀层,不仅具有细密的显微结构,而且表现出优良的性能,如较高的硬度以及良好的耐磨性能和耐腐蚀性能.Ni-TiN复合镀层的磨损量大约为纯镍镀层的1/5,其平均腐蚀速率为纯镍镀层的1/3左右,20钢的1/5.     

超疏水镁合金表面制备及耐生物腐蚀性

采用激光加工结合构筑纳米结构,并涂覆低表面能物质的方法制备了镁合金超疏水表面。使用光学显微镜和扫描电镜观察表面形貌,接触角测量仪测量超疏水表面的静态接触角,电化学分析方法测试试样在模拟生物体液中的腐蚀性能。结果表明:激光加工参数对超疏水表面形貌和性能具有重要的影响。当加工电流为13 A,点阵间距为50μm时,表面微/纳米结构均匀,静态接触角达到最大值161.7°。超疏水试样的腐蚀电位增加,极化电阻增大,腐蚀电流降低,腐蚀速率降低31%,有效提高了WE43镁合金的耐生物体液腐蚀性能。     

低共熔溶剂中超疏水结构的一步电沉积制备及性能研究

目的 实现电沉积镀层表面微纳分级结构的简单构筑,赋予其优异的超疏水特性。方法 以氯化胆碱-尿素低共熔溶剂为溶剂,加入一定比例的氯化镍和硬脂酸溶解后得到电解液,通过调节电沉积时间得到一系列不同形貌的硬脂酸镍镀层。利用SEM、FTIR和XPS等表征技术研究了沉积时间对所制备镀层形貌和组成的影响,利用接触角测量仪探究了不同形貌硬脂酸镍的超疏水性和化学稳定性,利用电化学工作站考察了超疏水镀层的耐腐蚀性。结果 在低共熔溶剂中通过一步电沉积法得到不同形貌结构的硬脂酸镍镀层,其表面形貌与沉积时间密切相关。沉积初期呈现纳米片状结构,随着沉积进行,硬脂酸镍纳米片逐渐堆积、交叉,最终形成花状微纳分级结构。得益于其独特的微纳分级结构和自身低表面能特性,花状硬脂酸镍镀层不仅具有优异的超疏水性(θWCA=(157.3±1.9)°,θSA=(3.6±1.1)°)和自清洁特性,还对强酸、强碱以及盐溶液表现出优异的化学稳定性。与纳米片状和零散花状的硬脂酸镍相比,花状微纳分级结构的硬脂酸镍的耐腐蚀性(Jcorr=1.75×10⁻⁶ A/cm²)分别提高了20倍和7倍。结论 以低共熔溶剂为电解液,通过控制沉积时间可实现镀层表面微纳分级结构的调控与构筑,进而获得性能优异的超疏水镀层。     

掺杂镍对镁合金表面冷喷涂锌基涂层性能的影响

目的研究镍添加对冷喷涂锌基涂层耐蚀性的影响,为镁合金提供有效的防护涂层。方法采用低压冷喷涂技术在镁合金基体表面分别制备锌基和锌/镍基复合涂层,通过微观观察、摩擦磨损实验、电化学极化法和电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验,研究镁合金表面冷喷涂涂层的结构、摩擦磨损行为和耐蚀性。结果镁合金表面冷喷涂锌基涂层后,其硬度和耐磨性得到显著提高,掺镍后的锌/镍基涂层具有更高的硬度和耐磨性。锌基和锌/镍基涂层均能为镁合金提供腐蚀防护,锌/镍基涂层比锌基涂层具有更好的耐蚀性。相对镁合金来说,锌基涂层和锌/镍基涂层的自腐蚀电位分别正移了260 mV和560 mV;长期腐蚀后锌/镍基涂层形成了更致密的腐蚀产物膜,腐蚀电阻显著高于锌基涂层。结论冷喷涂锌基和锌/镍复合涂层均能对镁合金提供防护作用,掺杂镍后的锌/镍基复合涂层具有更高的硬度、耐磨性和耐蚀性。     

超亲水/超疏水镍-纳米三氧化钨复合镀层的制备及特性分析

硬度高、寿命长、适用范围广的金属基自清洁表面的制备是国内外研究的热点和难点。以镍为金属基体,纳米三氧化钨（WO₃）作为功能性材料,采用复合电沉积法在金属基底上制备出超亲水或超疏水可选择的镍-纳米三氧化钨自清洁镀层。使用SEM、S-neox 三维光学轮廓仪、EDS、接触角测量仪等测量其表面形貌特征、力学性能、表面润湿性及光催化性能。结果表明：WO₃质量分数为17%时的镍-纳米三氧化钨复合镀层表面呈现典型的微纳米分级结构特征和超亲水润湿特性,并具有光催化降解甲基橙溶液能力;经氟化处理,复合镀层由超亲水转变为超疏水,接触角高达156.5°;经电化学刻蚀-氟化处理,复合镀层的疏水能力更强,光催化性更好;制备的复合镀层具备超亲水或超疏水特性,具有硬度高、与金属基体结合力大、光催化降解有机物等更加优异的自清洁性能。     

纳米二氧化钛浓缩浆对硼酚醛环氧涂料性能的影响

目的提高硼酚醛环氧涂料的耐腐蚀性、表面接触角、粘结强度及耐磨性等。方法用纳米二氧化钛浓缩浆改性硼酚醛环氧涂料,制备耐温耐蚀型纳米复合涂料。通过高温高硫原油浸泡试验评价纳米复合涂层的耐腐蚀性能,通过扫描电镜观察、表面接触角测试、粘结强度测试和耐磨性测试等手段分析纳米二氧化钛浓缩浆对涂层性能的影响。结果硼酚醛环氧纳米复合涂层在100℃高硫原油腐蚀浸泡后,微观上没有出现腐蚀坑和裂纹。添加2%纳米二氧化钛浓缩浆的硼酚醛环氧纳米复合涂层与未添加纳米粒子的硼酚醛环氧涂层相比,抗渗性与耐磨性有所提高。720 h腐蚀试验后,纳米复合涂料的粘结强度由试验前的7.7 MPa降低至6.9 MPa。腐蚀过程中,其表面接触角比非纳米涂层高4°~7°。结论高温高硫原油没有破坏硼酚醛环氧纳米复合涂层的形貌结构、粘结强度和耐磨性。添加2%纳米二氧化钛提高了涂层的抗渗透性和表面接触角。     

KCC-1/PVDF超疏水与超滑表面的制备及其性能研究

目的将海胆状纳米二氧化硅(KCC-1)微球掺入聚偏氟乙烯(PVDF)中,制备出KCC-1/PVDF超疏水涂层,并在此基础上利用不同涂层修饰剂修饰,进一步制备出超滑涂层。方法以溴化十六烷基吡啶作为模板,结合煅烧法合成了海胆状KCC-1微球,分散到PVDF溶液中,在镁合金表面制备KCC-1/PVDF涂层,并进一步用不同修饰剂(全氟辛基三乙氧基硅烷(PFOTES)、十六烷基三甲氧基硅烷(HDTES)和二甲基硅油)对涂层表面进行改性。结果经过十六烷基三甲氧基硅烷改性,得到水接触角为155°的超疏水涂层,而灌注二甲基硅油后得到滑动角为4.5°的超滑表面。摩擦磨损实验中,超滑表面的耐磨性优于超疏水表面,优于空白镁合金;防覆冰实验结果表明超疏水和超滑表面能有效延缓液滴在表面结冰。结论KCC-1/PVDF超疏水与超滑涂层能有效地保护镁合金基底,且超滑涂层的防腐蚀性优于超疏水涂层,其腐蚀抑制效率IE分别为100%和98.28%。     

铝基非晶纳米晶复合涂层研究

采用自动化高速电弧喷涂系统,用自行研制的粉芯丝材,在AZ91镁合金基体表面上制备出Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的微观形貌和组织结构,结果表明Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和纳米晶化相共同组成的,涂层结构致密,孔隙率约为1.8%.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的平均显微Vickers硬度值为311.7 HV0 1,结合强度为26.8 MPa.涂层的抗磨损耐腐蚀性能优于Al涂层和AZ91镁合金基体;其相对耐磨性约为Al涂层的10倍,为AZ91镁合金的6倍;其自腐蚀电位值正于Al涂层及AZ91镁合金,自腐蚀电流密度值约为Al涂层的1/2,AZ91镁合金的1/5;其腐蚀后的表面形貌比Al涂层和AZ91镁合金平整,点蚀较少.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的耐磨防腐综合性能优异.     

高黏附性超疏水表面的制备及耐腐蚀性

利用电化学沉积技术在碳钢基底上制备了Co-Ni过渡层,再通过双辉等离子表面合金化技术(DGPSA)在过渡层上沉积了Cr涂层,经全氟辛基三氯硅烷(PFTEOS)溶液修饰后,制备出了具有高黏附性的超疏水表面。利用扫描电镜(SEM)、EDS、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测量仪、电化学测试等方法表征了涂层的形貌、物相组成、润湿性能、粘附性以及耐腐蚀性能,探究了DGPSA技术不同沉积时间对Cr涂层表面形貌和润湿性能的影响。结果表明,在沉积温度为750 ℃,沉积时间30 min 时,制备出了具有微纳米乳突状结构的高黏附性超疏水表面,水滴接触角达到159°,水滴在样品倾斜180°也不发生滚落。电化学测试结果证明制备的超疏水表面具有出色的耐腐蚀性能,对碳钢基底起到了良好的腐蚀防护作用。     

光固化复合电泳涂层材料的制备及其传感性能

目的 研究电泳沉积条件及光交联对氧化石墨烯与胶束共沉积制备的生物传感涂层形貌、性能的影响。方法 首先通过光敏单体甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）改性生物大分子γ-聚谷氨酸制备可光交联的大分子γ-PGA-HEMA。然后,将光敏大分子与辣根过氧化酶（HRP）在溶液中静电自组装制备功能性纳米粒子溶液,利用纳米粒度分析仪、透射电子显微镜（TEM）对纳米粒子的粒径和形貌进行表征。随后,诱导复合纳米组装体与前驱体氧化石墨烯（GO）共组装制备多组分复合沉积液。最后,在上述复合沉积液的基础上进行电化学还原GO,控制不同沉积条件,通过电泳沉积法在玻碳电极表面制备具有特异性识别功能的生物传感涂层,利用扫描电子显微镜（SEM）、电化学工作站等研究了电泳沉积条件及光交联对涂层形貌及性能的影响。结果 当沉积电压为1.5 V,沉积时间为120 s,GO质量浓度为0.1 mg/mL时,电泳沉积制备的涂层表面光滑,具有较好的致密性和均一性。光交联后,涂层的致密性和稳定性进一步提高,此时该涂层对过氧化氢（H2O2）具有良好的电流响应。结论 电泳沉积复合共组装胶束制备光交联涂层过程中,沉积时间、沉积电压、GO含量均存在最优值,最优值下制备的涂层结构完整,致密性最好。光交联可进一步提高涂层的稳定性,生物传感性能最好。     

镁合金表面MgF_2/HA复合涂层的体外降解性能

为改善镁合金的耐蚀性和生物相容性,利用化学处理和电化学沉积法在镁合金AZ31表面制备MgF_2/HA复合涂层。采用Hank’s仿生溶液中浸泡和电化学阻抗(EIS)的方法,结合浸泡过程中涂层EIS谱和表面形貌成分的变化,研究MgF_2/HA涂层的体外降解行为。结果表明:在Hank’s仿生溶液浸泡过程中,涂层电化学阻抗谱的高频容抗弧明显减小,涂层电阻随浸泡时间而降低。浸泡至5 d时,出现感抗弧,涂层表面区域产生腐蚀孔核。浸泡至8 d时,镁合金基体发生点蚀,点蚀产生的腐蚀产物在孔中堆积形成胞状突起。浸泡至12 d时,Cl-渗透至镁合金基体,涂层表面形成MgCl_2结晶。浸泡过程中,表面涂层未发生脱落和明显的溶解,降解以溶液渗透至基体,然后发生局部点蚀为主。     

钢铁表面超疏水复合涂层的制备及其耐蚀性能研究

目的 在钢铁表面制备超疏水复合涂层,提高其耐蚀性能。方法 利用两步法,将45#钢片放在简单的镀锌溶液中（40 g/L ZnCl2,200 g/L KCl,20 g/L HBO3）进行直流电沉积,调节电沉积时间和电流密度,在钢片表面获得具有一定结构差异的镀锌层,然后使用0.05 mol/L的硬脂酸改性得到复合涂层。测试该涂层与水的接触角,使用SEM、XRD和FT-IR等技术对它们的形貌和化学组成进行表征和分析,通过测试极化曲线评价涂层的耐蚀性能。结果 随电沉积时间的延长和电流密度的增大,45#钢表面水的接触角先升高后降低。当电流密度为6 A/dm2,电沉积时间为20 min时,在钢片表面成功获得团簇颗粒状的微纳结构镀锌层,平均颗粒大小<20 μm,镀层厚度为40~50 μm。改性之后得到具有超疏水性能的复合涂层,水的接触角达155.4?,复合涂层的自腐蚀电流密度降低了一个数量级。结论 通过调节电沉积时间和电流密度可以在简单的镀锌溶液中制备得到具有微纳粗糙结构的锌镀层,经改性后获得具有超疏水性能的复合涂层。该复合涂层兼具牺牲阳极和超疏水性能,耐蚀性得到有效提高,可保护钢铁基体。     

AZ91镁合金脉冲电沉积Ni-SiC纳米复合涂层的磨损与腐蚀性能

为了改善AZ91镁合金的表面性能,在含0-15g／LSiC纳米颗粒的改进的瓦特槽中,采用脉冲电沉积得到不同SiC含量的Ni-SiC纳米复合涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）研究涂层的形貌,采用能谱仪（EDs）测试涂层的SiC含量。从15g／LSiC槽中电沉积得到的样品,其涂层的显微硬度提高了600％。采用动电位极化法研究包覆AZ91镁合金的腐蚀行为。结果表明,样品的耐腐蚀性能明显提高,即腐蚀电流密度从未包覆样品的0．13mA／cm2降低到槽中含15∥LSiC电沉积包覆样品的1．74x101mA／cm2,腐蚀电位从未包覆样品的-1．6V增加到槽中电沉积包覆样品的-0．31V。使用盘销摩擦测试仪评估了包覆和未包覆样品的耐磨性能,包覆样品的磨损量比未包覆的小8倍。     

镁合金表面沉积铜钨复合涂层工艺及涂层性能研究

目的提高镁合金表面的耐蚀耐磨性。方法采用冷喷涂与化学气相沉积(CVD)相结合的方法在镁合金表面制备出Cu/W复合涂层,并对复合涂层的结构、成分、组织形貌、耐磨性、耐蚀性、结合力进行分析。结果镁合金基体沉积Cu/W复合涂层后,表面硬度提高了687.1HV,磨损率从0.032%降到0.020%,腐蚀电位正移了1.3 V,临界载荷相比直接化学气相沉积W涂层提高了120.5 N。结论Cu/W复合涂层显著提高了镁基体的耐磨、耐蚀性,涂层与基体结合力较高。