多弧离子镀气压对纯Cr涂层表面形貌和耐腐蚀性的影响

采用多弧离子镀技术在锆合金表面制备纯Cr涂层,利用扫描电镜(SEM)与Image J图像处理软件综合分析了纯Cr涂层的表面形貌,并对表面大颗粒的尺寸和数目进行了统计和分析;采用X射线衍射仪(XRD)对涂层的相结构进行了分析;利用划痕仪和电化学工作站分析了气压对纯Cr涂层膜基结合力和耐腐蚀性的影响。结果表明:随着气压的升高,纯Cr涂层表面微坑缺陷减小,大颗粒数目和直径呈明显下降趋势,膜层结合力及耐腐蚀性增大。纯Cr涂层沿(110)晶面择优生长,1.6 Pa时,涂层的结合力达到最大值26 N,耐蚀性最佳。     

占空比对多弧离子镀纯Cr涂层表面形貌的影响

利用多弧离子镀技术于不同的占空比条件下在锆合金表面制备出纯Cr涂层,采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪(XRD)分析了纯Cr涂层表面形貌和择优生长取向的变化规律,并利用Image J软件对纯Cr涂层表面的孔隙率进行分析。结果表明：占空比的改变显著影响着纯Cr涂层的微观形貌、择优生长取向和孔隙率。随着占空比的增大,纯Cr涂层的表面大颗粒数目和孔隙率逐渐减少,表面形貌得到改善,同时纯Cr涂层晶体择优生长趋势由（110）晶面转向（200）晶面。     

基体温度对磁控溅射CrN涂层微观结构和性能的影响

采用直流反应磁控溅射技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面沉积Cr N涂层,利用SEM、XRD、显微硬度仪、划痕仪和摩擦磨损试验仪研究了基体温度对涂层组织结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,Cr N涂层主要呈现出fcc结构,并存在(111)晶面择优取向,基本温度为100℃时制备的涂层(111)和(220)取向竞争生长,300℃时制备的涂层(200)晶面生长增强;涂层的表面晶粒主要呈现三棱锥形貌;基体温度对涂层的力学性能影响较大,300℃时制备的涂层显微硬度和结合力的最高值分别达到1900 HV和50 N;涂层磨损率随基体温度的升高而降低。     

炭/炭复合材料ZrC涂层的制备及显微组织结构

通过冷态输送ZrCl4粉末,利用低压化学气相沉积法在C/C复合材料表面制备ZrC涂层。采用X射线衍射和扫描电镜研究沉积温度和沉积位置对ZrC涂层物相成分和微观形貌的影响。结果表明:在1 400~1 600℃时,沉积涂层物相均为单一的ZrC。ZrC晶粒择优取向随沉积温度的升高而发生变化;在1 400和1 500℃时,ZrC晶粒择优取向面为(200);1 600℃时,晶粒择优取向面转变为(220)和(200),且择优不明显;随着沉积温度的进一步升高,涂层晶粒尺寸明显增大,涂层表面ZrC颗粒由球形逐渐转变为金字塔形多面体。在1 400~1 600℃沉积时,反应器的100~230mm沉积区间内可以得到成分单一、择优取向一致、表面形貌相同的ZrC涂层。     

固态输送ZrCl4低压化学气相沉积制备ZrC涂层的特征

采用ZrCl4-CH4-H2-Ar反应体系、固态输送ZrCl4粉末低压化学气相沉积(CVD)制备ZrC涂层。研究温度对低压化学气相沉积ZrC涂层物相组成、晶体择优生长、涂层表面形貌、断面结构、涂层生长速度和沉积均匀性等方面的影响。结果表明:不同温度下沉积的涂层主要由ZrC和C相组成;随着温度的升高,ZrC晶粒(200)晶面择优生长增强,颗粒直径增大,表面致密性增加,沉积速率上升;涂层断面结构以柱状晶为主;随着离进料口距离的增加,涂层的沉积速率逐渐减小;1 500℃时,沉积系统的均匀性比1 450℃时的差。     

再结晶退火对纯铝系负极箔组织及腐蚀性能的影响

利用光学显微镜(OM)、数字电桥(LCR)、分析天平等手段研究了再结晶退火温度与保温时间对纯铝系负极箔坯料显微组织和成品箔腐蚀性能的影响。结果表明,0.4 mm厚的冷轧板在250℃~440℃之间退火,保温2 h时,再结晶晶粒尺寸随退火温度的升高先减小后增大,400℃时晶粒最小(45μm);当退火温度为400℃时,坯料内部析出大量细小的第二相颗粒,随保温时间的延长,再结晶晶粒长大缓慢;第二相颗粒析出数目先增多后减少,2 h时第二相颗粒析出数目最多;冷轧至0.043 mm厚成品铝箔表面腐蚀均匀,比电容达到490μf/cm2。     

基体材料对AlCrN硬质涂层结构及摩擦学性能的影响

采用真空阴极多弧离子镀技术,分别在Cr8、W6、Cr12及V-4E四种不同材质模具钢表面制备了Al Cr N多元纳米硬质涂层。利用划痕仪、工具显微镜、HV显微硬度计、球磨仪、SEM及XRD对Al Cr N涂层硬度,膜层厚度、结合力、摩擦系数进行了对比测试,并对涂层磨痕宽度、划痕宽度、表面形貌及相结构进行了表征。结果表明:相对于其它三种基材,V-4E基材的Al Cr N涂层显微硬度更高、膜基结合力更好、摩擦系数更低、耐磨性最好;四种基材的表面形貌基本一致,均有大颗粒及凹坑,V-4E基材Al Cr N涂层的晶粒尺寸最小,沉积的Al Cr N涂层结构更致密,耐磨性更优异。     

电流密度对声电沉积生物活性透钙磷石涂层结构和形貌的影响

通过声电沉积工艺在碳／碳复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层，采用SEM、FFIR、XRD研究了超声场中电流密度对涂层组成结构和形貌的影响。发现在一定工艺条件下，随电流密度增加，涂层的平均晶粒尺寸减小，致密度增加；当电流密度小于l0mA／cm^2时涂层形貌为片状，l0mA／cm^2-26mA／cm^2时为粒状，32mA／cm^2时为花菜心状。且涂层中透钙磷石晶体的择优取向也发生变化，择优晶面依次为(021)、(111)、(220)。同时还讨论了涂层微观结构变化机理。     

55MnCrNb钢的脱碳行为

以含Nb高碳钢为研究对象,研究了钢的表面脱碳层深度及奥氏体晶粒大小随温度变化规律。结果表明:试验钢在800℃保温20 min,钢的表面有一层致密的氧化铁皮,脱碳现象不明显。温度从900℃升高到950℃,钢表面氧化铁皮开始开裂并与基体间形成缝隙,脱碳现象明显,在1180℃时总脱碳层深度为269μm。随温度从900℃升高到1180℃,奥氏体晶粒尺寸长大明显,900℃奥氏体晶粒平均尺寸16.8μm,当温度升高到1180℃时,奥氏体晶粒平均尺寸达到132μm。随温度升高,未固溶Nb C量降低及奥氏体晶粒长大,使C原子扩散阻力降低,脱碳层深度随温度升高而增大。     

不锈钢表面羟基磷灰石涂层的溶胶凝胶法制备

在316L不锈钢基体表面采用溶胶-凝胶法和多次提拉法涂覆羟基磷灰石(HA)涂层并对涂层进行了物相、形貌、结合力和耐腐蚀性能的表征,研究了退火温度对涂层性能的影响.结果表明,经400～500℃退火处理,能形成晶化程度不高、晶粒细小的多孔结构羟基磷灰石涂层;升高退火温度可提高HA晶化程度和界面结合力;HA涂层提高了不锈钢的抗侵蚀能力.     

锆合金表面涂层耐高温高压动水腐蚀性能的研究

目的 提高锆合金在高温高压环境中耐动水腐蚀性能。方法 利用多弧离子镀技术（MAIP）在Zr-4合金表面分别制备了Al2O3涂层和Cr/TiAlN复合涂层,利用磁控溅射技术（MS）在Zr-4合金表面制备了TiN涂层。通过堆外高压釜实验,对比研究了三种不同涂层的耐高温高压动水腐蚀性能,利用自动划痕仪检测膜基结合力,利用XRD分析涂层的物相成分,利用SEM观察涂层腐蚀前后的微观形貌,利用EDS对涂层元素种类与含量进行分析。结果 多弧离子镀技术制备的Al2O3涂层和Cr/TiAlN涂层致密度较高,但表面存在少量大颗粒与微孔洞;磁控溅射技术制备的TiN涂层均匀平整,表面大颗粒较少。Al2O3涂层、TiN涂层和Cr/TiAlN涂层可承受的临界载荷分别为26、16、26.5 N。在实验条件下,Cr/TiAlN涂层和TiN涂层表面均发生了剥落或腐蚀现象,且这两种试样表面均检测出大量的ZrO2,而Al2O3涂层几乎未被破坏,基体得到了充分防护。结论 利用多弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备的Al2O3涂层和Cr/TiAlN涂层的膜基结合力较高,利用磁控溅射技术制备的TiN涂层的膜基结合性能较差,其中Al2O3涂层具备良好的耐腐蚀性能,在高温高压动水腐蚀环境中能够有效地保护锆合金基体。     

电沉积Cr-WO3纳米复合镀层及其性能研究

目的提高表面Cr镀层的耐腐蚀性能和热稳定性。方法将纳米WO_3颗粒充分分散于镀Cr液中。用直流电沉积的方法在低碳钢表面电沉积Cr-WO_3纳米复合镀层。通过金相显微镜、X射线衍射仪分别观察镀层表面微观形貌和测试镀层的物相结构。通过维氏硬度测试、极化曲线和电化学阻抗测试,分别评价Cr-WO_3纳米复合镀层的硬度和耐腐蚀性能。结果 Cr镀层和Cr-WO_3纳米复合镀层表面均呈现层片状的晶粒结构,Cr-WO_3纳米复合镀层的晶粒度更细小。在5%Na Cl溶液中进行电化学测试,相对于Cr镀层,Cr-WO_3纳米复合镀层的腐蚀电流密度下降至0.38μA/cm2,电化学阻抗值有所增大,其电化学活性相对Cr镀层更低,耐蚀性能更好。Cr镀层和Cr-WO_3复合镀层的硬度十分接近,纳米WO_3的加入并未明显提高其硬度值,但是能够抑制镀层在退火过程中裂纹的产生和扩展,减少镀层表面状态的变化。结论纳米WO_3颗粒的加入可以有效掺杂在镀层中,降低镀层的晶粒度。Cr-WO_3纳米复合镀层的电化学活性更低,耐蚀性性能更好。WO_3纳米的加入对未退火的镀层硬度的影响不显著,但能降低退火后镀层硬度降低的幅值,提高了镀层的热稳定性。     

Cr颗粒对Ni-Graphene复合沉积层组织结构及性能的优化

目的电沉积技术制备Ni-Cr-Graphene复合沉积层,调查不同Cr颗粒浓度对复合沉积层组织结构及性能的优化影响。方法利用电沉积技术在镍铝青铜(NAB)表面制备出Ni-Cr-Graphene复合沉积层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)与拉曼光谱仪(Raman),对复合沉积层的形貌、成分与组织结构(晶粒大小、结晶形状及结晶织构)进行表征,并采用显微硬度计与电化学工作站分别对沉积层的硬度及耐腐蚀性能进行调查。结果Graphene颗粒使得纯Ni沉积层中的Ni晶粒尺寸由175.3 nm减小到Ni-0Cr-4Graphene沉积层中的Ni晶粒尺寸60.5nm。随着Cr颗粒质量浓度进一步从0g/L增加到100 g/L,Ni-Cr-Graphene复合沉积层中的Cr质量分数从0%增加到23.8%,且Ni晶粒尺寸进一步减小到Ni-100Cr-4Graphene沉积层的29.1nm,Ni[200]结晶织构被消除。Graphene与Cr颗粒显著提高了Ni-CrGraphene复合沉积层的表面硬度,所有复合沉积层的显微硬度均高于纯Ni沉积层(260.1HV0.2),且在100 g/L Cr颗粒浓度下,沉积层平均显微硬度为489.8HV0.2。同时Graphene与Cr颗粒改善了Ni-Cr-Graphene复合沉积层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,在100 g/L Cr颗粒浓度下,复合沉积层的自腐蚀电位(Ecorr)为-0.21 V,自腐蚀电流密度(Jcorr)为0.25μA/cm^2,其相对纯Ni沉积层Jcorr(7.01μA/cm^2)降低了1个数量级。结论溶液中Cr颗粒浓度的增加引起了Ni-Cr-Graphene复合沉积层中Cr含量的增加,使得更多Cr颗粒与Graphene颗粒共同作为Ni金属结晶形核点,促进了Ni的晶粒细化与织构转变,最终提高了复合沉积层的硬度与耐腐蚀性能。     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。     

热处理对铝合金表面化学镀镍层性能的影响

针对铝合金表面化学镀镍层结合力和耐蚀性差的问题,本文采用热处理提高镀层结合力和耐蚀性。高低温试验后用划痕法检测结合力强度,运用盐雾试验检测耐蚀性。通过对比试验和结果分析表明:热处理温度和时间对镀层性能存在交互作用;经过150℃×1.5 h热处理后,镀层与基体结合力最好,80 h高低温试验(高温105℃,低温-55℃)后,镀层结合力强度为48.7 MPa。经过150℃×1 h热处理后,镀层耐蚀性最好;96 h盐雾试验后,外观无白斑、起泡、脱皮等腐蚀现象。     

Cr颗粒尺寸对Ni-Cr复合镀层750℃热腐蚀性能影响

采用复合电镀技术,通过向普通电镀溶液中分别加入平均粒度为40 nm和1~5μm的Cr粉的方法在Ni基材上制备了一种金属Ni基纳米Cr粒子弥散的Ni-Cr纳米复合镀层和一种微米Cr粒子弥散的Ni-Cr复合镀层。混合盐(75 wt%Na2SO4+25wt%NaCl)750℃热腐蚀行为结果表明:与微米Cr粒子弥散的Ni-12.4 wt%Cr复合镀层相比,Ni-11wt%Cr纳米复合镀层表现出更好的耐腐蚀性能。SEM/EDAX、XRD和TEM分析表明,在相同的Cr颗粒含量条件下,Cr颗粒尺寸的降低提高了Ni-Cr复合镀层的抗腐蚀性能,这是因为Cr颗粒尺寸的降低和基体Ni晶粒的细化增加了单位面积内的Cr2O3形核率,缩短不同Cr2O3核间的距离,与此同时基体Ni晶粒的细化有利于保护性氧化物形成元素Cr沿晶界向腐蚀前沿的快速扩散,从而加速了保护性Cr2O3膜的快速形成。     

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。     

热处理温度对AZ91D合金表面Ni-P-SiC复合镀层性能的影响

目的提高镁合金表面Ni-P-SiC复合镀层的耐腐蚀性能和耐磨性能。方法采用加入SiC微粒的Ni-P化学镀溶液,在AZ91D镁合金表面制备Ni-P-SiC复合镀层,并在不同温度下进行热处理,通过X射线衍射(XRD)、显微硬度测试、电化学腐蚀测试和摩擦磨损实验等方法分析和评价镀层的组织构成、显微硬度、耐腐蚀性能和耐磨性能。结果 Ni-P-SiC复合镀层经320℃热处理后,组织结构由非晶向晶体转变,并伴随有Ni3P相的析出。此温度下热处理的Ni-P-SiC复合镀层:显微硬度最高,可达1120HV,为未热处理时显微硬度(620HV)的1.81倍;自腐蚀电位为–0.697 V,较未热处理样品的(–0.727 V)有所提高;腐蚀电流密度基本最小,为0.984μA/cm~(–2);磨损体积最小,为0.324×10~(–3) mm~3。340℃热处理的复合镀层则磨损体积最大,为1.43×10~(–3) mm~3。结论在AZ91D镁合金表面制备的Ni-P-SiC复合镀层经过320℃热处理保温1 h后,复合镀层的硬度、耐腐蚀性能和耐磨性能均有所提高。     

An evaluation of the corrosion resistance and adhesion properties of an epoxy-nanocomposite on a hot-dip galvanized steel (HDG) treated by different kinds of conversion coatings

Hot-dip galvanized steel (HDG) samples were chemically treated by Cr(III), Cr(VI), Cr(III)-Co(II) and Cr(III)-Ni(II) conversion coatings. Epoxy nanocomposites were prepared using 2 wt.%, 3.5 wt.%, 5 wt.% and 6.5 wt.% nano-ZnO. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), pull-off adhesion tester and scanning electron microscope (SEM) were utilized to evaluate epoxy coatings properties on the surface of pre-treated HDG samples. Results showed that addition of nano-ZnO particles (specially 3.5 wt.%) can significantly improve the corrosion resistance of the epoxy coating on HDG. Decrease of contact angle (φ) and increase of surface roughness (Ra) of the pre-treated HDG samples were obtained. Decrease of the value of φ was more pronounced when the Cr(III) pre-treated samples were post-treated by Cr(III)-Co(II) and Cr(III)-Ni(II) conversion coatings (CCs). The dry and wet adhesion strengths of the epoxy coating to HDG were significantly increased after the surface treatment of the samples. Increase of the adhesion strength and decrease of the adhesion loss were more pronounced on Cr(III)-Co(II) and Cr(III)-Ni(II) post-treated samples. The corrosion resistance of epoxy coating was also increased on the surface of pre-treated HDG samples. Increase of the corrosion resistance of the Cr(III) pre-treated HDG samples was more pronounced on the samples which were post-treated by Co(II) and Ni(II).     

Al/Cr复合涂层对Ti2AlNb合金抗热腐蚀性能的影响

目的改善Ti2AlNb合金在高温腐蚀盐环境中的耐热腐蚀性能。方法在Ti2AlNb合金表面通过双层辉光等离子渗铬及磁控溅射镀铝技术制备Al/Cr复合涂层,分析涂层热腐蚀前后的微观形貌和物相组成,并探究涂覆Na2SO4盐膜的试样在不同温度下(750、850、950℃)的热腐蚀行为。结果Al/Cr复合涂层组织均匀致密,且与基体结合良好,厚度约73μm,由表及里依次由Al沉积层、Al/Cr合金层、Cr沉积层、Cr扩散层四部分组成。经不同温度Na2SO4盐热腐蚀后,Al/Cr复合涂层腐蚀程度均显著小于合金基体。涂层试样经750~850℃Na2SO4盐热腐蚀后质量变化较小,850℃腐蚀增重仅0.525 mg/cm^2,而经历950℃、40 h熔盐热腐蚀后失重达到73.571 mg/cm^2,且试样截面出现剥离、脱落现象,Al/Cr复合涂层抵抗热腐蚀能力减弱。结论具有涂层保护的试样抗热腐蚀性能明显优于合金基体。Al/Cr复合涂层在750~850℃Na2SO4盐环境中具有良好的热腐蚀抗力,而更高温度段(850~950℃)的热腐蚀抗力下降。Al/Cr复合涂层在Na2SO4盐环境中良好的抗热腐蚀性得益于涂层中Al、Cr元素氧化形成以Al2O3、Cr2O3为主的混合氧化膜,有效阻碍外界氧气及腐蚀性介质侵入基体。