Ni-W-ZrO2复合镀层的制备及耐腐蚀性能

采用电沉积方法制备Ni-W-ZrO₂复合镀层, 研究了微粒的分散特性及镀液中微粒含量、 电流密度、 pH值、 温度等因素对Ni-W-ZrO₂镀层沉积速率、 显微硬度、 镀层外观的综合影响, 优化得到Ni-W-ZrO₂复合镀层的电沉积工艺为: Ni-W基础镀液中ZrO₂添加量为10g/L, pH=7, 镀液温度为60~70℃, 电流密度为15A/dm2, 所获得的镀层硬度>HV800(×9.8MPa)。通过电化学技术研究了复合镀层在3.0wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性能, 结果表明, Ni-W-ZrO₂复合镀层有明显的钝化区间。      

热处理对Ni-P/WS2复合镀层硬度及自润滑性能的影响

在Ni-P镀层中加入颗粒形成复合镀层可进一步提高镀层力学性能、耐腐蚀性和润滑性能。为此,对Q235钢表面实施化学共沉淀,形成Ni-P/WS₂复合镀层,并对镀层实施后续热处理,利用电子探针（EPMA）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和硬度计,研究了镀液中WS₂含量及沉淀后的热处理对Ni-P/WS₂复合镀层硬度和自润滑性能的影响机理。结果表明：镀液中P含量稳定,受镀液中WS₂颗粒浓度变化的影响不大,有利于镀层在后续的热处理中析出适量的体心立方Ni₃P硬化相,从而有效提高复合镀层表面硬度;镀层中WS₂颗粒对镀层表面起到润滑作用,因此可有效减小镀层表面摩擦系数,而热处理可使镀层中析出体心立方的Ni₃P相,增加了表面对WS₂颗粒的支撑作用,有利于增强镀层表面的自润滑,有效减小摩擦系数。     

SiO2-TiO2 复合微粒的研究

通过溶胶法制备了18nm 和40nm 两种粒径均匀、单分散的SiO₂2TiO₂ 复合微粒, 确定了最佳合成条件。电镜照片显示, 水和TiO₂ 粒子接枝于SiO₂ 粒子表面, 成针状向外生长。对包覆过程、复合纳米粉末煅烧行为、表面改性的研究表明, 1100℃～ 1200℃TiO₂ 由锐钛型向金红石型转变, SiO₂ 的鳞石英晶型也开始形成。甲醇改性的TS纳米粉末能较好的再分散于乙醇中。      

复合结构Ni-P 非晶态镀层在H2S/ CO2环境中的耐腐蚀性能

通过在同一镀液中改变温度、p H 值和施加电流完成化学镀和电镀过程, 在普通碳钢基体上得到电位差高于160 mV 的复合结构的非晶态Ni- P 合金镀层。采用SEM、电化学测试设备及专门的腐蚀环境试验箱, 研究了该复合镀层在H₂S/ CO₂ 腐蚀气氛中的耐腐蚀行为。结果表明: 所制备的复合结构Ni- P 非晶态镀层在H₂S/CO₂腐蚀环境中, 100 h 后镀层表面出现均匀的硫化物腐蚀膜, 300 h 后镀层表面出现腐蚀裂纹, 并沿着与基体表面平行的方向扩展、剥离, 在电镀层剥离处磷元素的相对含量增加。所制备的12μm 厚的复合叠加结构Ni- P 非晶态镀层的耐腐蚀性能优于25μm 厚的普通化学Ni-P 非晶态合金镀层。      

电沉积Co-Ni-Al2O3复合镀层微观结构及高温性能

在氨基磺酸盐电解液中,利用复合电沉积技术制备得到了Co-Ni合金基中弥散分布Al₂O₃颗粒的金属基复合镀层。通过SEM,AFM以及XRD等分析测试方法,研究了Co-Ni-Al₂O₃复合镀层的表面形貌和微观晶体结构。结果发现:Co-Ni-Al₂O₃的表面形貌和微观晶体结构主要受镀层中钴含量的影响。高钴含量复合镀层具有Hcp结构,其表面形貌比具有Fcc结构的低钴含量镀层的表面更加均匀细致。Al₂O₃颗粒在Co-Ni合金中的共沉积,没有改变合金固溶体的相组成,但却改变了各晶面的优势生长。通过研究复合镀层的硬度、高温耐磨性、高温抗氧化性、热膨胀系数和热导率表明:Co-Ni-Al₂O₃具有较好的高温耐磨性和高温抗氧化能力,并且高钴含量的复合镀层相对于低钴镀层具有较低的热膨胀系数和较高的热导率。      

Ni/纳米Y2O3复合刷镀层的组织结构与摩擦磨损特性

添加纳米颗粒的复合镀层较常规单相镀层具有更优异的性能。采用电刷镀技术在2Cr13不锈钢表面制备了Ni/纳米Y2O3复合镀层,研究了纳米Y2O3含量对复合镀层的形貌、成分、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:与纯镍镀层相比,复合镀层表面更为平整致密;随着镀液中纳米Y2O3含量的提高,复合镀层的硬度呈现先升高后降低的趋势;当纳米Y2O3颗粒含量为15 g/L时,复合镀层的晶粒最为细小,硬度达到极大值,摩擦系数(0.20)明显低于快速镍镀层(0.38),磨损面的黏着和撕裂现象大大减轻,表现出良好的摩擦磨损性能。     

Ni-α-Al2O3纳米复合电镀工艺的优选及镀层的硬度和耐蚀性

为了提高Ni-Al2O3纳米复合电镀层的硬度和耐蚀性,以正交试验对镀液温度、电流密度、α-Al2O3纳米粒子质量浓度等因素进行了优选,采用扫描电镜、能谱仪、硬度仪及电化学工作站分别研究了镀层的微观形貌、能谱、硬度和耐蚀性。获得了最优工艺条件:镀液温度65℃,阴极电流密度2 A/dm2,Al2O3加入量为10g/L;在此工艺条件下所得Ni-α-Al2O3纳米复合镀层晶粒细小、表面平整、光滑,显微组织致密、均匀,镀层的硬度及耐蚀性比纯镍镀层均有显著提高。     

铝表面Ni-SiC-WS2复合镀层的制备及其性能研究

为了探究SiC和WS₂微粒的共沉积对Ni镀层的组织结构、耐磨性与耐蚀性的影响，在1060铝表面制备纯Ni镀层、Ni-SiC和Ni-SiC-WS₂复合镀层，利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、球盘磨损机以及电化学工作站对镀层的表面、截面形貌、相组成、元素含量、显微硬度进行检测与分析，对比了纯Ni镀层、Ni-SiC和Ni-SiC-WS₂复合镀层的耐磨与耐蚀性能。结果表明：Ni-SiC-WS₂复合镀层平整致密，镀层中SiC和WS₂的质量分数分别为7.05%和2.53%,这导致其镍晶粒尺寸比纯Ni镀层和Ni-SiC复合镀层分别减小63.39%和21.63%。Ni-SiC-WS₂复合镀层的显微硬度最高可达424.73 HV_{0.5 N},比纯Ni镀层和Ni-SiC复合镀层分别提高57.70%和20.46%;镀层中的WS₂微粒有良好的减摩作用，使得Ni-SiC-WS₂     

SiO2 PMMA-GMA亚微米复合粒子的制备及其对环氧树脂的改性

用溶胶-凝胶法制备了表面含可聚合官能团的亚微米SiO₂粒子,利用在其表面的乳液聚合成功制备了具有核-壳结构的SiO₂-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)复合粒子,通过TEM、FTIR和TGA对其结构进行了表征;然后制备了SiO₂-PMMA-GMA/环氧树脂复合材料,利用SEM观察其断裂形貌,并分析了复合粒子增韧环氧树脂的机制。结果表明: SiO₂为复合粒子的内核,粒径约为180 nm,其表面被PMMA-GMA聚合物包覆,厚度约为20 nm;PMMA-GMA聚合物与SiO₂的质量比为87.4%,PMMA-GMA聚合物对SiO₂的接枝率及PMMA-GMA聚合物的有效接枝率分别为77.0%和88.1%;当SiO₂-PMMA-GMA复合粒子在环氧树脂中的含量为4wt%时,其固化后的冲击强度可由19.2 kJ/m²增加到42.0 kJ/m²。     

脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的性能

Ni-P/纳米Al2O3复合镀层具有良好的耐磨、耐腐蚀性能,但有关脉冲电沉积Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的报道较少.采用脉冲电沉积方法制备了Ni-P/纳米Al2O3复合镀层,研究了复合镀层的表面形貌、结构及其在5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,并对300,400,500℃热处理后的复合镀层的显微硬度进行了测试.结果表明:Ni-P/纳米Al2O3复合镀层的耐蚀性优于1Cr18Ni9Ti不锈钢,但比Ni-P合金镀层差;随镀液中纳米Al2O3浓度增大,复合镀层的显微硬度提高,镀液中纳米Al2O3浓度为25.0 g/L时制得的复合镀层的硬度为685.5 HV;Ni-P/纳米Al2O3复合镀层经400℃热处理后硬度最高.     

SiO2或TiO2纳米粒子/含氟聚丙烯酸酯复合涂层的制备及其防腐蚀性能

通过在含氟聚丙烯酸酯(PFHI)溶液中添加固体纳米粒子,经涂覆热固化后得到了厚度约为1 μm的SiO₂或TiO₂纳米粒子/PFHI复合涂层,考察了SiO₂或TiO₂两种纳米粒子质量分数对复合涂层表面性质和防腐蚀性能的影响。利用Tafel极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)测试研究了复合涂层在3.5wt% NaCl溶液中的电化学防腐蚀性能,并运用XPS、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、TG-DTA、SEM、光学接触角(OCA)手段对复合涂层进行表征。结果表明,添加SiO₂或TiO₂纳米粒子均可大幅提高PFHI涂层的电化学防腐蚀性能,SiO₂与PFHI质量比为0.3的SiO₂/PFHI复合涂层电荷转移阻抗值R_ct与PFHI涂层相比上升了2个数量级。SiO₂或TiO₂纳米粒子增大了涂层表面粗糙度,与PFHI紧密结合形成致密的复合涂层,提高了涂层的疏水性和致密性,从而改善了涂层的抗腐蚀性能。      

脉冲电沉积法制备Al基Pb—WC—Ce02复合惰性阳极

为了制备性能优良的Al基Pb—WC—CeO：惰性阳极材料,考察了WC、CeO：颗粒浓度对阴极极化的影响,正向脉冲参数、温度和搅拌对沉积速率以及复合镀层表面形貌的影响,并研究了其在锌电解液中的耐蚀性能,确定了脉冲电沉积制备Al基Pb-WC-C02复合镀层的最佳工艺条件：基础镀铅液中添加40g／LWC（粒径1斗m）,30g...     

KH-560改性SiO2绝缘薄膜的制备及性能研究

软磁合金是新一代质子/重离子同步加速器加速器的核心材料,在其表面涂覆绝缘涂层可有效降低高频涡流损耗。同时,高温热处理(~600 ℃)可有效减少软磁合金冷压成形产生的缺陷和位错而引起的内部残余应力。因此,软磁合金用绝缘涂层还需满足耐高温要求。SiO₂涂层是最常见的无机涂层材料,具有良好的绝缘性能和耐高温性能。本工作在植酸催化TEOS+MTES制备硅溶胶的基础上,加入硅烷偶联剂KH-560进一步提高硅溶胶的成膜性能,系统研究了KH-560对SiO₂涂层结构与性能的影响,并系统分析了KH-560提高SiO₂涂层性能的机理。研究表明,添加适量的KH-560可有效提高薄膜的稳定性和成膜性。特别是当KH-560添加量为0.04 mol时,SiO₂涂层质量最好,SiO₂-0.04 KH涂层表现出最佳的耐腐蚀性和电绝缘性。在100 V时,SiO₂-0.04 KH涂层的方块电阻仍保持2.95×10¹¹Ω/□。综上,本研究利用植酸催化和KH-560改性协同作用制备出高质量的SiO₂涂层,涂层具有良好的耐高温和优异的绝缘性能。     

AZ31镁合金的SiO2（Mg）涂层的组织及性能研究

采用机械合金化的方法在AZ31镁合金表面涂覆SiO₂（Mg）涂层。通过XRD、显微硬度计、扫描电镜等测试手段对表面涂层的微观形貌结构、涂层的显微硬度进行分析,利用电化学工作站对涂覆前后的AZ31镁合金的耐蚀性能进行检测。结果表明:SiO₂涂层被成功地涂覆到AZ31镁合金表面;同时,随着球磨时间的增加,涂层的显微硬度呈增加趋势,且随着球料比的增加,显微硬度亦增加,最高达到370.6HV,较基体提高了15.2%;涂层的厚度也呈现先增加后趋于稳定的趋势,但球磨时间过长,涂层内部出现裂纹;当球料比为15:1、球磨时间为15 h时,所制备涂层厚度为148μm,涂层致密且与基体结合较好;所对应的自腐蚀电流密度较基体降低了一个数量级,对应的腐蚀电压提高了6.5%,耐腐蚀性能得到明显改善。      

AZ31镁合金微弧氧化陶瓷层表面Mg(OH)2膜层的制备及耐蚀性

采用不同浓度的NaOH溶液对AZ31镁合金微弧氧化(Micro-arc oxidation, MAO)陶瓷层进行水热处理, 研究了水热溶液浓度对MAO陶瓷层组织结构及耐蚀性能的影响, 探讨了水热成膜及膜层的腐蚀机理。研究结果表明：水热处理过程中MAO陶瓷层表面的MgO部分溶解, 释放出的Mg ²⁺与水热溶液中的OH ^-结合形成Mg(OH)₂纳米片沉淀在陶瓷层表面及孔洞内。随着水热溶液中NaOH浓度的增加, 水热处理过程中形成的Mg(OH)₂将MAO陶瓷层表面的孔洞及裂纹等固有缺陷闭合, 提高了膜层的致密性。电化学实验结果表明, MAO及水热复合处理所制备的Mg(OH)₂/MAO复合膜层比单一MAO陶瓷层具有更好的耐蚀性, 而且随着NaOH浓度的提高, Mg(OH)₂/MAO复合膜层的耐蚀性增强; 浸泡实验结果表明Mg(OH)₂/MAO复合膜层能为镁合金基体提供长久的腐蚀防护保护能力。     

封闭对铝合金微弧氧化膜在酸性溶液中耐蚀性的影响

为了提高7A85铝合金的耐蚀性, 采用单极性正脉冲微弧氧化(MAO)技术在其表面制备了陶瓷膜层, 并采用稀土铈盐、铬酸盐和SiO₂溶胶对MAO膜进行封闭处理。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪和电化学工作站研究了封闭处理对膜层表面形貌、结构和在酸性NaCl溶液中腐蚀行为的影响。实验发现, MAO膜在酸性NaCl溶液中不能有效地保护铝合金基体。稀土铈盐和铬酸盐封闭处理通过沉积水合氢氧化物封闭孔隙, 可以提高MAO膜的耐蚀性。但在酸性溶液中, 封孔物质会和H⁺发生反应而溶解, 故经封闭的MAO试样也会发生腐蚀失效。SiO₂溶胶封闭处理后MAO膜表面覆盖一层凝胶, 使膜层成为完整的致密层, 可以保护铝合金基体在酸性NaCl溶液中免受腐蚀。     

纳米SiO2@超支化PDMS复合超疏水涂层的制备与性能调控

超疏水涂层在实际应用中受化学腐蚀、刮擦磨损等外界环境的影响,易造成涂层老化、开裂甚至脱落,造成涂层失效。因此,针对这一问题,设计出具备耐候性的自修复超疏水表面：以超支化聚二甲基硅氧烷为柔性基底和低表面能物质,引入纳米二氧化硅构筑表面粗糙结构,制备超疏水涂层。当SiO₂粒径为50 nm、固含量为30wt%时,得到了接触角为154.87°的超疏水涂层。经过5次胶带剥离试验,涂层表现出良好的机械稳定性。经历10次温差循环试验和24 h紫外光照射后,涂层表面接触角仍大于150°,表明涂层具有良好的耐候性。涂层经过80℃、2 h的热处理可修复划痕,表明该涂层具有一定的自修复功能。同时,Tafel及Nyquist测试结果表明,对基底进行超疏水处理可显著提高防腐性能,并且该涂层具有明显的自清洁效果。综上所述,本文所制备的纳米SiO₂@超支化聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合超疏水涂层具有自修复功能,为自修复超疏水涂层的开发提供了新的研究策略。     

功能化纳米TiO2/环氧树脂超疏水防腐复合涂层的制备与性能

超疏水材料在金属防腐领域具备巨大的潜在应用前景。为得到疏水性能及防腐性能俱优的纳米TiO₂/环氧树脂复合涂层材料,首先以三甲氧基十七氟癸基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对纳米TiO₂表面功能化;以全氟辛基甲基丙烯酸酯对固化剂二乙烯三氨(DETA)进行氟化;最后通过一步共混法和两步喷涂法分别制备出两种复合涂层。利用FTIR、XPS、1HNMR分析氟化固化剂(F-DETA)和氟化纳米TiO₂(f-TiO₂)的物相组成和组织结构。接触角测试仪和静置实验表明,当三甲氧基十七氟癸基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1∶15时f-TiO₂的性能最佳,所制备的复合涂层接触角达到164.9°。SEM表征结果显示通过两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层具备更均匀的粗糙表面、涂层内部孔隙率较低且环氧树脂层与f-TiO₂层具备梯度结构。摩擦实验证明两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层的超疏水性具备较好的机械稳定性。Tafel极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究表明,通过两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层具有优异的防腐性能,其腐蚀抑制效率高达99.99%。      

AZ31镁合金表面激光熔覆Al-TiC复合涂层微观组织与腐蚀性能

为有效改善AZ31镁合金表面的腐蚀性能，本文采用激光熔覆技术在AZ31镁合金表面成功制备了无缺陷的Al-TiC复合涂层。研究了不同成分含量的Al-TiC复合涂层的相组成、微观组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明：在Al-TiC复合涂层内形成了大量的Al₁₂Mg₁₇、Mg₂Al₃和TiC相。复合涂层内微观组织呈现出连续网络状分布特征。随着Al-TiC混合粉末中Al含量的减小，复合涂层中Al₁₂Mg₁₇、Mg₂Al₃和TiC相的含量呈递增趋势，网络状分布的微观组织结构变得更加均匀连续。复合涂层与AZ31基体之间形成了良好的冶金结合界面。激光熔覆制备的Al-TiC复合涂层耐腐蚀性能较AZ31基体显著提升。自腐蚀电位由基体的-1.563 V提升至-1.144 V，自腐蚀电流由基体的1.55×10^-4 A减小至2.63×10^-6 A。     

SiO2/聚四氟乙烯复合薄膜的制备及力学性能

采用空气辅助干法共混、冷压烧结并车削成膜的方法制备了SiO₂填充量为35wt%、厚度为50 μm的聚四氟乙烯（PTFE）基复合薄膜。系统研究了SiO₂颗粒粒径对SiO₂/PTFE薄膜复合材料的孔洞缺陷和力学性能等的影响,并研究了SiO₂在PTFE中的分散情况及分子间相互作用对其性能变化的影响机制。结果表明,随SiO₂粒径的逐渐增大,其在PTFE中的分散趋于均匀,同时PTFE能更好地包覆粒子,因此SiO₂/PTFE薄膜孔洞缺陷逐渐减少,力学性能逐渐增强;当SiO₂的粒径D₅₀为12 μm时,其在PTFE中的分散均匀性最佳,SiO₂/PTFE复合薄膜孔洞缺陷最少,具有较好的力学性能,断裂伸长率达19.5%,拉伸强度达9.2 MPa。