激光构筑槽棱与网格状结构超疏水耐腐蚀表面研究

采用激光加工方法在铝合金表面构筑了一种展现超疏水耐腐蚀特性的槽棱和网格状结构。采用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSCM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、接触角测量仪和电化学工作站表征材料表面的特征和特性。结果表明:由激光烧蚀形成的槽棱和网格状结构均展现出槽、坑、鳞片和颗粒等复杂形貌和复合结构特征;线间距为200μm的网格状结构的疏水性最好,静态接触角达到154.9°,滚动角接近7°。通过Tafel曲线及其拟合结果分析表明,激光加工处理使两种结构表面均展现出更好的耐腐蚀性能,其中线间距为100μm的网格状结构的耐腐蚀性最好。     

钢表面梯度结构耐腐蚀铝涂层的制备及研究

为了控制和改善耐腐蚀铝涂层的组成和形貌,首先采用磁控溅射法在Q235钢表面制备铝涂层,然后通过热浸镀法在其表面制备具有一定厚度的耐腐蚀铝涂层。利用扫描电子显微镜及其附带的能谱仪对涂层结构、厚度以及组成进行表征,并通过划痕实验、全浸泡实验对涂层的结合强度、耐腐蚀性能进行研究。结果表明:磁控溅射复合热浸镀法制备的涂层较为致密。利用热浸镀法和磁控溅射复合热浸镀法制备的铝涂层结构均由外层Al层和内层Fe-Al合金层构成,Al层厚度分别为(45.75±6.41)μm和(44.84±3.17)μm,Fe-Al合金层的厚度分别为(150.37±4.95)μm和(138.08±6.05)μm。热浸镀铝涂层与磁控溅射复合热浸镀铝涂层的结合力分别为163.90N和160.25N。热浸镀铝Q235钢、磁控溅射复合热浸镀铝Q235钢的腐蚀失重率约为未涂覆试样的1/12～1/6,后者的腐蚀凹坑更加均匀。     

机械镀锌-镍复合镀层分析

锌-镍复合镀层耐蚀性优良,采用电镀、电刷镀和热浸镀获取镍-镍镀层有着许多问题.为此,采用锌粉、可溶性镍盐制备了锌-镍复合机械镀层.采用X射线衍射(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)分析了镀层中镍的物相及含量;采用贴滤纸法检测了镀层的孔隙率;采用中性盐雾试验方法检测了镀层的耐腐蚀性能.结果表明,锌-镍复合机械镀层中存在Zn、Ni、Sn、Ni3Sn4、SnO,镍主要以单质形式存在;镀层的连通空隙率为零;镀层与基体间结合良好;镀层厚度相同时,锌-镍复合机械镀层的耐腐蚀性能优于纯锌机械镀层.     

电刷镀Ni-CNTs/PTFE纳米复合镀层的摩擦磨损与耐腐蚀性能

再制造工程中很多表面镀层要求具有优异的摩擦磨损与耐腐蚀性能,利用纳米电刷镀技术在45钢基材上制备NiCNTs、Ni-CNTs/PTFE、Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层。采用XRD和SEM观察电刷镀复合镀层表面相结构和微观形貌,采用球盘式摩擦磨损试验机测试其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,采用动电位极化曲线研究其在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层耐磨性能最优,其次为Ni-CNTs/PTFE、Ni-CNTs复合镀层,均强于纯镍镀层;当CNTs质量浓度分别为1.5g/L和1.0g/L时,Ni-CNTs复合镀层分别表现出最优的摩擦磨损性能和最佳的耐腐蚀性能,Ni-WC/PTFE-CNTs、Ni-CNTs/PTFE复合镀层次之。纯镍镀层和Ni-CNTs复合镀层的磨损机制是粘着磨损,Ni-CNTs/PTFE复合镀层的磨损机制主要是粘着磨损,其次为磨粒磨损,Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层的磨损机制主要是磨粒磨损和接触疲劳磨损。     

铸铁表面电刷镀/激光熔覆复合涂层制备与性能评价

为了解决铸铁零件激光熔覆易出现裂纹的问题,采用电刷镀与激光熔覆技术复合方法对铸铁零件进行再制造.采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和往复摩擦磨损试验机分析了涂层的显微组织、测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能.实验结果表明:电刷镀/激光熔覆复合处理所制备的涂层组织致密、无裂纹、气孔等缺...     

回火温度对Ni-P-SiC复合刷镀层组织及晶化的影响

为了改善Ni-P-SiC复合镀层的性能,采用电刷镀技术制备了复合镀层.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术研究了回火温度对Ni-P-SiC复合镀层组织结构的影响.结果表明:随着回火温度的升高,复合镀层发生了由非晶态向晶态的转变,晶化过程中会出现亚稳过渡相Ni12P5;加热至400℃时,晶化过程完成,亚稳相Ni12P5消失,复合镀层主要由Ni,Ni3P,SiC组成.     

电刷镀Ni-P／纳米WC复合镀层工艺及性能研究

为了改善电刷镀Ni-P镀层的硬度和耐磨性,通过在电刷镀Ni-P镀液中加入纳米WC微粒制备Ni-P/纳米WC复合镀层,研究了镀液中纳米WC含量与镀层中纳米WC含量的关系;测定了不同WC含量对镀层硬度和镀层结构的影响.考察了试样在1 mol/L H2SO4,1 moL/L HCl及3%NaCl介质中的耐蚀性.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)研究了Ni-P/纳米WC镀层的性能.结果表明,Ni-P/纳米WC电刷镀复合镀层耐蚀性能与原电刷镀Ni-P镀层相当,耐磨性优于电刷镀Ni-P镀层.镀液含25 g/L纳米WC时,电刷镀复合镀层的显微硬度为918 HV.     

超疏水Ti6Al4V表面的制备及其润湿性

为了使Ti6Al4V合金具有超疏水特性,采用激光技术加工规则点阵状纹理,然后采用自组装技术在试样表面制备自组装分子膜,得到了超疏水Ti6Al4V表面.激光加工构造的微米级点阵结构规整,形成了具有一定高度的类似锥台或柱状的凸起.通过激光加工和沉积自组装分子膜,Ti6Al4V试样表面的水接触角显著增大,最大可达到151°.将测得的接触角与分别用Wenzel模型和Cassie模型计算的理论值进行比较,实测结果更接近Cassie模型的结果.通过改变激光加工表面微结构的参数,可以控制表面接触角的大小.随着表面粗糙度值的增大,接触角呈增大趋势.当表面粗糙度大于4μm时,接触角均大于150°,形成超疏水表面.     

聚四氟乙烯在快速镍镀液中的分散工艺及机理

为获得均匀分散的电刷镀Ni-聚四氟乙烯(PTFE)复合镀液,采用沉降法研究了分散方法、分散时间和表面活性剂加入量对PTFE在快速镍镀液中分散稳定性的影响.结果表明,磁力搅拌的分散方法优于超声波振荡;继续分散均匀分散的复合镀液,其稳定性不会明显改善;复合镀液的稳定性随表面活性剂加入量的增加显著提高.电刷镀Ni-PTFE复合镀液的最佳分散工艺条件为:在100 mL含20 mL/L PTFE乳液的快速镍镀液中加入1g/L表面活性剂,磁力搅拌28 min.本研究结果为电刷镀Ni-PTFE复合镀液的制备提供了理论依据,具有实用价值.     

超疏水镁合金表面的防黏附和耐腐蚀性能

通过盐酸刻蚀、氨水浸泡和疏水长链接枝,成功构建得到接触角达154°、滚动角为6°的超疏水镁合金表面。利用接触角测试、扫描电镜观察、红外光谱分析、防黏附和电化学实验等分别对超疏水镁合金表面的润湿性能、表面微结构与化学组成、防黏附行为以及耐腐蚀性能进行了考察。结果表明:盐酸刻蚀和氨水浸泡使得镁合金表面产生了微-纳复合结构,而硬脂酸修饰使疏水烃基长链通过化学键接枝到具有微-纳复合结构的镁合金表面。正是由于其特殊的表面微结构和化学组成,使得超疏水镁合金表现出良好的防黏附和耐腐蚀性能。     

润湿性对铝合金涂层耐蚀及防污性能的影响

以机械打磨法和硫酸阳极氧化法对铝合金表面进行粗糙化处理,形成具有不同粗糙度的表面,并涂覆硬脂酸涂层材料,获得不同表面润湿性的样品,以研究表面润湿性的变化对试样耐蚀性能及防污性能的影响。结果表明:铝合金表面粗糙度增大时,其表面接触角也随之增大,相应其润湿性降低,这有利于提高铝合金的耐弱酸、弱碱及盐溶液腐蚀性能和耐粉尘污染性能;当接触角大于150°时,其表面润湿性达到最低,实现超疏水性能,铝合金具有较好的耐腐蚀性能,但失重法测试表明,在强酸或强碱环境中,铝合金的耐腐蚀性能不佳;当接触角大于150°时,铝合金表面的防污性能得到较大提高。     

Fabrication of hydrophobic/super-hydrophobic nanofilms on magnesium alloys by polymer plating

Hydrophobic/super-hydrophobic nanofilms with improved corrosion resistance were fabricated on the surfaces of Mg-Mn-Ce magnesium alloy by a surface modification technique, named as polymer plating, which has been developed to modify superficial characteristics of magnesium alloys with polymeric nanofilms through synthesized organic compounds of triazine dithiol containing functional groups. The nanofilms were prepared by the electrochemical and polymerization reactions during polymer plating analyzed from characteristics of Fourier transform infrared spectrophotometer, X-ray photoelectron spectroscopy and scanning electron microscopy. The fabricated nanofilms changed the surface wettability of blank magnesium alloy from hydrophilic to hydrophobic with contact angle 119.0° of distilled water with lower surface free energy of 20.59 mJ/m² and even super-hydrophobic with contact angle 158.3° with lowest surface free energy of 4.68 mJ/m² by different functional nanofilms on their surfaces. Alteration of wettability from hydrophilic to hydrophobic and super-hydrophobic resulted from their low surface free energy and surface morphology with micro- and nano-rough structures. The corrosion behaviors from potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) show that the super-hydrophobic nanofilm has higher corrosion resistance and stability in 0.1 mol/L NaCl solution and lower corrosion current density (I_corr) with R_ct increasing two orders of magnitude of 16,500 Ω·cm² compared to that obtained for blank of 485 Ω·cm².     

2A12铝合金基体超疏水表面制备及性能研究

铝合金在使用过程中极易引发基体腐蚀现象,如点蚀、晶间腐蚀等,为保障铝合金在腐蚀环境中的应用,可通过建立超疏水表面改变铝合金表面的润湿性,从而在一定程度上减少腐蚀液与铝合金表面的接触,进而改善耐蚀性。本文通过酸刻蚀和沸水刻蚀两种方法在铝合金表面构筑微纳米结构,并使用低表面能物质硬脂酸进行表面处理得到超疏水表面。采用扫描电子显微镜、接触角测试仪、原子力显微镜分别对铝合金表面形貌、疏水性和粗糙度进行测试,得到两种方法的最佳制备时间,而后通过极化曲线对两种方法制备的铝合金表面耐蚀性能进行对比,进而研究两种刻蚀方法对铝合金耐蚀性的影响。实验结果表明：酸刻蚀时间为15 s时,铝合金表面接触角达到峰值163.9°,呈现超疏水状态,相对于空白样品,表面粗糙度增加了24倍,电化学自腐蚀电位正向移动0.362 8 V;沸水刻蚀时间为1 min时,其表面接触角达到峰值109.6°,比空白样品疏水性强但未呈现超疏水状态,相对于空白样品,经沸水刻蚀的铝合金表面粗糙度增加了4.4倍,电化学自腐蚀电位正向移动0.074 8 V。两种方法处理得到的铝合金表面的耐蚀性与空白铝合金试样相比均有显著提高,而酸刻蚀法的缓蚀效...     

超疏水高疏油铝滤网的制备及其耐腐蚀性能

目前针对抽油烟机铝滤网的黏附油烟及腐蚀性问题等研究较少。利用Fe Cl3溶液刻蚀并沸水处理铝滤网,并采用十七氟癸基三甲氧基硅烷对其表面进行改性,制备出具有超疏水高疏油表面的铝滤网。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪对滤网的表面形貌和成分进行了分析,用接触角测量仪对试样的润湿性能进行了测量,用电化学工作站对试样的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,在铝滤网表面制备出了微纳米复合结构,对去离子水、丙三醇、二甘醇、大豆油的接触角分别达151. 00°、148. 00°、143. 00°、140.75°,对去离子水、丙三醇、大豆油的滚动角分别为1°、5°、15°,处理后的铝滤网在自然环境和高温环境中具有优异的稳定性,电化学测试表明其具有更好的耐腐蚀性能,在3.5%Na Cl溶液中的缓蚀率达85.8%。     

铝合金表面有机硅烷超疏水膜的制备及其耐蚀性

有机硅烷薄膜可有效保护铝合金.配制了十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)溶液,通过自组装的方法在铝合金表面制备了超疏水有机硅烷薄膜,研究了薄膜的表面形貌、化学结构及耐蚀性.结果表明:制备的有机硅烷薄膜可达到超疏水状态,表面接触角为158°,且对铝合金表面有显著的防腐蚀作用,保护效率达到89.2%.     

TB5钛合金表面的激光打标着色性能及应用研究

目的 通过TB5钛合金表面激光着色后不同的颜色表面结构及成分研究,探讨颜色变化的机理,为同类金属着色控制提供参考。方法 在钛合金表面使用纳秒激光诱导着色,通过改变激光器参数在材料表面生成不同颜色,使用扫描电镜对不同颜色的表面结构及成分表征,探讨颜色变化的机理,再使用接触角测量仪探讨不同颜色表面润湿性的变化,为其应用奠定基础。结果 实验表明,改变激光参数后实验得到蓝、紫、黄色等多种颜色,未着色前的钛合金表面接触角为46.77°,呈亲水性,着色后得到的颜色样本表现为疏水性。结论 在TB5钛合金表面通过激光打标着色技术得到了不同颜色样本与处理后金属表面润湿性之间的关系,证明了通过调节激光参数集可同时改变金属的着色效果以及润湿性。     

Fabrication of biomimetic super-hydrophobic surface on aluminum alloy

Inspired by microstructure characteristics of surfaces of typical plant leaves such as petal of red rose, the biomimetic super-hydrophobic surface of aluminum alloy has been successfully fabricated by laser processing and surface modification by DTS (CH₃(CH₂)₁₁Si(OCH₃)₃). The morphological features, chemical composition, and super-hydrophobicity of resultant surfaces were characterized by scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and water contact angle measurements. The super-hydrophobic surface exhibited a microstructure consisting of myriad micro-scale crater-like pits. It is found that the super-hydrophobicity is synchronously governed by both the surface chemical composition and geometrical microstructure structures. The highest water contact angle of resultant surface reaches as high as 161.0°. Moreover, corrosion resistance property of these prepared films against NaCl solution is elucidated using electrochemical measurements; it is found that the corrosion resistance of aluminum alloy is also considerably improved.     

铝合金表面超疏水涂层的火焰喷雾热解法制备及其耐蚀性能

采用火焰喷雾热解与表面修饰相结合的方法在铝合金表面制备了具有一定耐蚀性能的超疏水表面。以六甲基二硅氧烷溶液为前驱液,通过火焰喷雾热解方法,首先在铝合金表面沉积SiO2纳米颗粒构建粗糙结构,再以氟硅烷溶液进行表面修饰,获得了具有154.9°静态接触角,滚动角<2°的超疏水表面。通过电化学测试,对比了构筑超疏水表面前后的铝合金样品的耐蚀性能。结果表明沉积层与低表面能物质协同作用,通过对腐蚀性离子的有效隔离,提高了铝合金基体的耐蚀性能。     

阳极氧化法制备铝基超疏水涂层及其稳定性和耐蚀性的研究

铝由于在潮湿的环境中很容易受到污染和损坏,从而严重影响了其美观性和用途。为了改善铝基材料的耐腐蚀性能,采用电化学阳极氧化法与十四酸修饰相结合的方式在铝基底上制备了超疏水涂层。通过场发射扫描电镜(FESEM)和X射线能量色散光谱(EDS)对涂层表面形貌和化学组成进行了表征。同时利用接触角测量仪、喷砂实验和电化学测试分别对涂层表面的润湿性、机械稳定性以及耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:当阳极氧化电压为20V时,所制备的涂层为最佳铝基超疏水涂层,此时涂层的接触角为(155.2±0.5)°,滚动角为(3.5±1.3)°。其对应的腐蚀电流密度较铝基底降低了2个数量级,腐蚀电位从-0.629V正移到-0.570V,呈现出优异的耐腐蚀性能。此外,该涂层还具有良好的机械稳定性。