改性纳米SiO2/环氧树脂杂化涂层对镁合金耐腐蚀性能的影响

目的 研究硅烷改性纳米SiO2/EP(epoxy resin)杂化涂层对镁合金的腐蚀防护作用及其长效服役性.方法 使用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)改性纳米SiO2,利用旋涂法在Mg-6.0Zn-0.5Ca-0.6Zr(质量分数)合金表面制备纳米SiO2/EP复合防护涂层.借助扫描电镜(SEM)观测涂层表面及断面形貌,使用原子力显微镜(AFM)表征涂层表面的三维形貌,采用红外衰减全反射光谱仪(ATR-FIIR)分析涂层的化学成分.通过电化学测试研究复合涂层对腐蚀介质的阻隔作用,以及对镁合金试样耐腐蚀性能的影响.结果 纳米SiO2/EP复合涂层内部形成了致密的三维网络状结构,具有良好的致密性.由极化曲线得,涂覆复合涂层的镁合金试样的自腐蚀电流密度由1.31×10?5 A/cm2降低到了2.40×10?9 A/cm2,减小了4个数量级;腐蚀速率由1.61 mm/a降低到1.32×10?5 mm/a,减小了5个数量级,表明SiO2与EP之间强烈的交互作用使涂层具有优异的阻挡作用,有效地改善了镁合金试样的耐蚀性能.由涂层长效服役性看,SiO2/EP涂层在3.5％NaCl溶液里浸泡336 h后,没有出现腐蚀介质在涂层内部扩散的情况.结论 SiO2/EP杂化涂层显著提高了镁合金试样的耐蚀性能,其致密的三维网络状结构有效地阻隔了H2O、Cl?等腐蚀介质在涂层内部的扩散.     

可降解PCEC-CaO-SiO_2-P_2O_5杂化材料的制备

采用分子量为2000的PEG为大分子引发剂,引发ε-己内酯开环聚合,合成了分子量为3000~5000的端羟基的PCL-PEG-PCL(PCEC)嵌段共聚物。采用异氰酸基烷基三乙氧基硅烷(IPTS)将该共聚物端羟基修饰后,并采用溶胶-凝胶法与生物玻璃前驱体进行反应,形成具有化学键键合的有机-无机杂化材料。该材料的压缩模量为5.9~65 MPa,拉伸模量为8.9~31 MPa并可通过改变PCEC的嵌段比例对材料的力学性能进行调控。该材料在模拟体液中浸泡3 d,材料表面就已经沉积了一层钙磷比约为1.67的钙磷沉淀物。XRD结果表明该沉淀物为羟基磷灰石。     

碳纳米管-TiO2杂化材料对聚糠醇涂层摩擦学性能的影响

通过溶胶-凝胶法和高温氧化分别制备出了TiO2杂化碳纳米管和金红石型纳米TiO2,并考察了这些纳米填料对涂层摩擦磨损性能的影响.其中,高温处理的TiO2杂化纳米管和金红石型纳米TiO2对涂层的摩擦学性能有一定的增强效果,尤其是在高速摩擦条件下效果更为明显.     

化学致密化处理对Al_2O_3/YSZ-Al_2O_3涂层抗高温氧化性能的影响

采用溶胶-凝胶热压滤法(TPFSP)可制备出具有空间网络结构的Al2O3/YSZ-Al2O3涂层。为进一步提高该涂层的抗高温氧化性能,本研究对该涂层进行化学致密化处理(PCD)。高温循环氧化结果表明,该涂层的抗高温氧化性能随PCD循环处理次数增加而增强,不过经12次PCD循环处理后,提高其抗高温氧化性能的作用效果发生衰减。高温循环氧化前后形貌分析表明,涂层表面的隆起随PCD循环处理次数增加而减少,复合涂层下的TGO层增厚及TGO层附近金属基体发生内氧化的程度也随PCD循环处理次数增加而减小,PCD对形貌的影响规律与其对氧化动力学曲线的影响规律相一致。     

Fe_3O_4催化纤维素水热法制备Fe_2O_3/碳纳米复合材料

目的在较为温和的条件下制备氧化铁/碳纳米复合材料。方法以纳米Fe3O4粉体为催化剂,水热催化纤维素碳化,并借助扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱仪和X射线衍射仪对碳化产物进行表征分析。结果获得了粒径约为150 nm的枣核形氧化铁/碳纳米复合材料。结论通过相对温和的水热反应,纤维素被碳化形成了壳核结构的纳米产物,Fe3O4催化剂在反应过程中被氧化并成为壳核结构产物的核心。     

化学气相沉积法制备Cr_2O_3涂层及其性能研究

采用化学气相沉积法在铝合金表面制备Cr2O3陶瓷涂层,通过SEM、XRD、电化学极化曲线对涂层的形貌、成分、耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,Cr O3在260℃时转化成了中间产物Cr8O21,以气态化合物的形式沉积于铝合金表面。经520℃热处理后可制得Cr2O3涂层。化学气相沉积法有效地提高了铝合金的硬度和耐腐蚀性。     

TC4钛合金表面Al_2O_3-TiO_2涂层的制备及其性能

利用等离子喷涂在TC4钛合金基体上制备了Al_2O_3-Ti O_2涂层。并进行了涂层表面形貌分析、XRD分析、涂层显微硬度测试及热震性试验等。结果表明:等离子喷涂制备的Al_2O_3/Ti O_2涂层呈层状分布,存在有全熔相区和未熔粉末颗粒及一定数量的孔隙;随喷涂电压的增加,涂层中未熔粉末颗粒减少,涂层表面平均硬度升高。在喷涂电压72 V,电流500 A时制备的Al_2O_3/Ti O_2涂层平均硬度达978.2 HV 0.3,耐磨性较基体显著提高。涂层与过渡层、过渡层与基体的机械结合是其热震性能较低的主要原因之一。     

石墨烯改性环氧树脂涂层的制备及其性能

为增强传统环氧树脂涂料的耐腐蚀性能,将改性石墨烯与涂料复合,制备了不同石墨烯含量的复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测定仪、显微红外光谱仪、热重分析仪、多功能表面测试仪等表征了添加不同含量石墨烯涂层前后的截面形貌、接触角、耐热性能以及摩擦磨损性能;采用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线研究涂层浸泡在3.5%Na Cl溶液中的电化学行为,并通过中性盐雾试验测试不同石墨烯含量涂层的耐盐雾腐蚀性能。结果表明:当石墨烯添加量为1%时,涂层各方面性能相对最佳。与未添加改性石墨烯涂层相比,改性石墨烯涂层的接触角增加5°,疏水性能增加;平均摩擦因数从0.28降至0.08,耐磨损性能提高;自腐蚀电流减小,自腐蚀电位正移耐腐蚀性能显著增强;1 800 h盐雾试验中1%石墨烯涂料样板未发生明显腐蚀。     

Co掺杂Fe_2O_3-SBA-15磁性材料的制备及性能

利用溶胶凝胶-水热法以及浸渍法制备了Fe及Co掺杂的SBA-15介孔纳米磁性材料,并采用X射线衍射(XRD)及振动样品磁强计(VSM)对制备的各种纳米磁性材料进行结构以及性能的测试、表征。实验结果显示掺杂的Fe以Fe2O3纳米颗粒存在于介孔分子筛的孔壁内,而掺杂的Co则以Co3O4纳米颗粒的形式存在于SBA-15介孔材料的孔道中,进而得到了具有复合结构的Co3O4/Fe2O3-SBA-15纳米磁性材料。进一步研究发现掺杂后的SBA-15介孔材料呈现铁磁性,而且随着Co3O4及Fe2O3纳米磁性材料含量的增加,依靠纳米磁性材料之间的交换耦合作用,SBA-15介孔材料的磁性能逐渐增强。     

Sb_2O_3对热熔敷玻璃涂层性能的影响

采用热熔敷法在碳钢基材表面制备了耐蚀玻璃涂层,利用金相显微镜观察了涂层的表面、涂层与基体的界面,并采用落球冲击试验和热震试验研究了氧化锑添加量对玻璃涂层表面性能、耐冲击性、密着性和抗热震性的影响.结果表明,添加适量Sb2O3可改善玻璃涂层的表面性能,减少表面缺陷,促进涂层与基体间的密着,提高涂层的抗冲击性和抗热震性.当w(Sb2O3)=3%时,能有效抑制鳞爆的产生、提高涂层的光泽度,而且涂层的耐冲击性、密着性和抗热震性能也大大提高.     

预处理对阴极等离子电解沉积制备Al_2O_3涂层性能的影响

采用阴极等离子电解沉积法在镍基高温合金K418上制备Al_2O_3陶瓷层,为降低沉积过程中的电流密度,研究了950℃预处理对涂层微观组织、物相组成、力学性能及沉积过程中电流密度-电压曲线的影响。结果表明:预处理对涂层的表面、截面形貌和物相组成没有明显影响。当预处理时间延长至300 min,涂层抗超声振荡性能和抗热冲击性能分别提高了106.36%和90.13%。拉伸法测定涂层结合强度结果显示,经950℃预处理30 min的试样结合力可由未经预处理时的24.60 MPa提高至37.32 MPa。这些特性主要归因于预制氧化膜使合金基体表面导电性下降,有效地将电流密度-电压曲线第一个峰值由未经预处理的1.84 A/cm~2降至0.26 A/cm~2,同时氧化膜的存在为后续等离子放弧均匀化提供基础,从而提高了涂层与基体之间的结合力。     

ZnO-GO杂化材料的制备及其增强无机粘结陶瓷涂层摩擦学性能的研究

目的 通过制备氧化锌-氧化石墨烯(ZnO-GO)杂化材料并植入陶瓷涂层中,提升氧化石墨烯与涂层界面的结合强度,从而提高涂层的显微硬度和耐磨性.方法 利用一种简单的水热法制备了ZnO-GO杂化物,并通过X射线衍射分析(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)对纳米杂化材料进行表征.此外,使用溶胶凝胶法在不锈钢上制备添加不同含量ZnO-GO杂化材料的磷酸盐陶瓷涂层(CBPCs).通过磨损试验研究陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,探讨ZnO-GO涂层的磨损机理.结果 X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)的分析结果表明,ZnO成功修饰在GO表面.ZnO-GO陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为150μm,显微硬度为163.5～233.1 HV.在载荷为10 N、往复频率为1 Hz,持续时间为30 min的摩擦条件下,ZnO-GO复合涂层与氮化硅小球对磨的摩擦系数为0.62～0.52,磨损率为3.819×10–4～0.943×10–4 mm3/(N·m).随着含量的增加,摩擦系数下降,磨损率也减少.结论 氧化锌-氧化石墨烯杂化材料的添加可显著提升陶瓷涂层的显微硬度,并降低涂层的磨损率.     

Al_2O_3-SiC复合涂层的制备及性能研究

采用大气等离子喷涂方法制备了不同SiC晶须含量的Al_2O_3-SiC复合涂层,研究了晶须含量对涂层的微观结构、硬度和弹性模量等的影响。结果表明:随着喷涂粉末中SiC晶须的含量增大,Al_2O_3-SiC复合涂层的孔隙率增加,而涂层的显微硬度降低。随着与涂层/基体结合面距离的增加,涂层的显微硬度呈现先增加后降低的趋势。纳米压痕的测试表明,随压痕深度增加,涂层的弹性模量先增大后降低,最后趋于稳定。在现有的研究范围内,SiC晶须含量为10%的复合涂层的韧性优于5%和15%的复合涂层。     

Al_2O_3含量对等离子喷涂TiO_2-Al_2O_3陶瓷涂层组织性能的影响

采用大气等离子喷涂方法制备TiO2–Al2O3陶瓷涂层,利用SEM和XRD分析了涂层的显微组织和相结构,并研究了涂层的电阻率随温度变化的规律。研究结果表明:TiO2–Al2O3陶瓷涂层主要由金红石型TiO2、锐钛矿型TiO2、Magneli相、α–Al2O3及γ–Al2O3组成。涂层的显微硬度和电阻率随Al2O3含量的增加而增加,在通电升温条件下涂层的电阻率随温度升高而降低。     

TEOS含量对有机硅/SiO_2杂化涂层性能的影响

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为无机相前驱体,甲基三乙氧基硅烷(MTES)和二苯基二甲氧基硅烷(DDS)为有机相前驱体,盐酸和水为催化剂,通过水解-缩聚反应制备了不同SiO_2含量有机硅/SiO_2有机-无机杂化溶胶.经100℃烘干12 h得到有机硅/SiO_2杂化涂层.红外光谱研究表明不同TEOS含量制备的杂化材料有机、无机两相组成了强相互作用的杂化体系.采用热重分析(TGA)和耐热性试验研究不同TEOS含量有机硅/SiO_2有机-无机杂化涂层的耐热性能;采用电化学阻抗(EIS)、浸泡试验和盐雾试验研究其耐蚀性能,结果表明与未加TEOS的有机硅涂层相比,加入适量TEOS使得杂化涂层的热分解温度提高67℃,并且其耐蚀性能也得到明显提高.     

DDS含量对有机硅/SiO_2杂化涂层性能的影响

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为无机相前驱体,甲基三乙氧基硅烷(MTES)和二苯基二甲氧基硅烷(DDS)为有机相前驱体,盐酸和水为催化剂,通过水解-缩聚反应制备了不同DDS含量的有机硅/SiO_2有机-无机杂化溶胶。在100℃下经12 h烘干得到有机硅/SiO_2杂化涂层。涂层性能测试表明:随DDS含量增加,硬度、附着力、耐蚀性(未加DDS耐蚀性较差)有所下降;柔韧性均为1级。低温下涂层耐热性较好。溶胶中n(TEOS):n(MTES):n(DDS)为6:9:2时涂层综合性能最佳。     

纳米TiO2含量对有机硅/SiO2杂化涂层性能的影响

将锐钛矿型纳米TiO2粉体分散于乙醇中后,按一定的固体组分含量加入到采用溶胶-凝胶法制备的有机硅/SiO2杂化溶胶中,制备出含不同量TiO2的有机硅/SiO2杂化溶胶,在100℃下烘干12 h得到含TiO2的有机硅/SiO2杂化涂层。红外光谱研究表明杂化材料中Ti原子已接枝到了杂化网络中。对杂化涂层性能测试表明:当TiO2质量分数为1%时涂层有较好的物理和耐蚀性能,并且具有良好的防霉效果。     

TiAlCNO过渡层组织结构及其对Al_2O_3涂层结构性能的影响

MT-TiCN/α-Al2O3多层涂层是高性能硬质合金CVD涂层刀具的典型涂层结构,得到广泛的应用和研究。TiAlCNO过渡层可以改善MT-TiCN/α-Al2O3涂层之间的结合性能。通过改变沉积气氛氧化势,制备了不同成分的TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层,研究了沉积气氛氧化势对TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层的结构性能的影响。结果表明:当沉积气氛中有CO2时,沉积TiAlCNO过渡层中可以检测到α-Al2O3相;随沉积气氛中CO2的增加,TiAlCNO过渡层中的Al含量增加,沉积在TiAlCNO过渡层表面的α-Al2O3涂层织构降低,结合强度增加。当TiAlCNO过渡层沉积气氛中CO2流量由0 L/min增加到1 L/min时,Al2O3涂层的织构系数TC(113)由0.64增加到1.33,而TC(012)由2.07降到1.5,TC(110)由1.99降到0.97;划痕临界载荷LC由36.5 N增加到51.7 N。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2防滑涂层制备及其耐磨性

采用等离子喷涂技术制备了两种颗粒度的Al2O3-13%TiO2防滑涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对涂层的组织结构进行了表征,利用FW14往复摩擦试验机测定涂层的防滑性能,通过MMS-1G高速摩擦试验机评价了涂层摩擦学行为。结果表明,涂层致密度较高,两种涂层晶相都以γ-Al2O3为主并含有一定量非晶相;涂层防滑性能良好;两种涂层耐磨性能良好,低速时涂层失效形式以颗粒"拔出"为主,随着速度增加,层间裂纹扩展引起的层片剥落主导了涂层的磨损失效。     

Ti基IrO_2+Ta_2O_5梯度化涂层电极的制备及其电催化性能

以Ta_2O_5为底层,将不同摩尔比的Ir-Ta前驱体溶液依次涂敷在Ti基体表面,制备了一种Ti/IrO_2+Ta_2O_5梯度化涂层电极。通过扫面电子显微镜(SEM)、能谱测试仪(EDS)和X射线衍射测试仪(XRD)分别考察电极表面涂层的形貌、元素和物相组成,采用线性扫描伏安曲线(LSV)、恒电流极化曲线和强化寿命测试方法分别研究电极的析氧电催化活性和稳定性,考察底层厚度和梯度化活性层厚度配比对电极寿命的影响。结果表明:在相同的活性组分IrO_2担载量下,与采用传统方法制备的Ti/IrO_2+Ta_2O_5电极相比,Ti/IrO_2+Ta_2O_5梯度化涂层电极具有更优越的电催化活性和稳定性。