冷喷涂Cu-Cu_2O涂层防污机理研究——溶解氧、盐度对铜渗出率的影响

考察了冷喷涂Cu-Cu2O防污涂层在不同溶解氧及盐度海水中的铜渗出率。实验结果表明:涂层总铜渗出率由两部分组成,分别为铜金属的电化学溶解和氧化亚铜的化学溶解。海水溶解氧的增加,利于铜金属的电化学溶解及涂层总铜渗出率的增大,同时抑制了氧化亚铜的溶解,但这种抑制作用弱于对铜金属的腐蚀促进作用。海水盐度的升高,利于铜金属的电化学溶解,且促进氧化亚铜的溶解,使涂层总铜渗出率增大。随着浸泡时间延长,由于难溶产物的积累,涂层总铜渗出率降低。氧化亚铜的渗出率贡献比随其含量增加、溶解氧降低、盐度增加或浸泡时间延长而增加。     

冷喷涂Cu-Cu_2O涂层防污机理研究——温度、水流对铜渗出率的影响

实验考察了冷喷涂Cu-Cu2O防污涂层在不同温度及流速海水中的铜渗出率。实验结果表明:海水温度的升高,利于铜金属的电化学溶解及涂层总铜渗出率的增大,同时也因为加速了氧的扩散,促进Cu(I)氧化为难溶的碱式碳酸铜覆盖于涂层表面,在一定范围内抑制了氧化亚铜的溶解。海水流速的升高,加剧了铜金属的冲刷腐蚀,且促进氧化亚铜的溶解,使涂层总铜渗出率增大。氧化亚铜的渗出率贡献比随其含量的增加、温度及流速的降低和浸泡时间的延长而增加。     

冷喷涂Cu-Cu2O涂层防污性能研究

通过冷喷涂技术制备了4种不同Cu、Cu2O配比的Cu-Cu2O涂层,涂层组分表征实验及实海防污挂片实验结果表明:在喷涂过程中,Cu粉和Cu2O粉均没有出现大量氧化现象,涂层的主要防污组分Cu2O能够顺利制备到涂层中;在喷涂过程中Cu2O粉不能100％利用,10％ Cu2O-90％ Cu、20％ Cu2O-80％ Cu和30％ Cu2O-70％ Cu粉末制备的涂层中Cu2O实际的质量分数分别为8.35％、15.72％、22.57％;Cu2O对Cu涂层溶解的促进作用和Cu2O自身与Cl-的反应,使涂层中Cu2O含量越高,铜离子渗出率越大.20％ Cu2O-80％ Cu涂层和30％ Cu2O-70％ Cu涂层的铜离子渗出率始终保持在50 μg/(cm2·d)以上,可以抑制绝大部分海生物的附着;实际涂层样板在厦门海域分别浸泡1个月、3个月、13个月,各时段防污效果最好的始终是30％ Cu2O-70％ Cu涂层.     

基于BP神经网络的多变量海水环境中冷喷涂铜复合防腐防污涂层的铜渗出率预测系统

实验应用Matlab 2013b建立了用于冷喷涂Cu-Cu_2O涂层在多环境变量海水中的铜渗出率预测的BP人工神经网络系统。网络采用5-28-1三层网络结构,隐层传递函数为对数S型函数(logsig),输出层传递函数为线性函数(purelin),训练函数采用trainlm函数,训练误差目标设置为1×10~(-7),训练前对网络的权值和阈值进行零初始化。实验结果表明该神经网络具有很好的预测能力和泛化能力,能够有效地预测冷喷涂Cu-Cu_2O涂层在多环境变量海水中的铜渗出率,预测误差在10%以内。     

冷喷涂防污涂层的制备及其对海洋底栖硅藻防污抑制作用的研究

通过冷喷涂技术制备了Cu2O质量分数分别为0、10%、20%和30%的4种Cu-Cu2O涂层,考察了涂层对成排舟形藻、小舟形藻、羽状舟形藻附着的抑制作用。实验表明:4种不同Cu2O含量的Cu-Cu2O防污涂层对成排舟形藻、小舟形藻、羽状舟形藻的附着均产生了抑制作用。随着涂层中Cu2O含量的增加,抑制率增大,达到100%抑制率的时间缩短。30%Cu2O-70%Cu涂层的抑制效果最好。Cu-Cu2O防污涂层对3种底栖硅藻附着的抑制作用具有差异性,对羽状舟形藻的抑制作用最明显,其次是小舟形藻,最后是成排舟形藻。4种不同Cu2O含量的Cu-Cu2O防污涂层对各底栖硅藻附着的抑制作用均具有持久性和稳定性。30%Cu2O-70%Cu涂层在海水中浸泡45 d后,仍能在36 h之内对羽状舟形藻产生90%以上的抑制率,对小舟形藻和成排舟形藻产生85%以上的抑制率。     

冷喷涂和等离子喷涂Fe基非晶涂层特征对比研究

采用传统热喷涂方法制备非晶涂层存在晶化度高和孔隙率高两个主要缺点,而新兴的冷喷涂技术具有解决这两个缺点的潜力。本文通过对比等离子喷涂和冷喷涂铁基非晶涂层的性能特征,探讨冷喷涂技术在非晶涂层应用方面的可行性。研究表明,冷喷涂涂层中含有更高的非晶含量,氧化程度更低,且结合强度高达27 MPa。随着热处理温度的升高,冷喷涂涂层在700℃下开始发生晶化,不断析出晶化相,涂层变得更加致密,微观形貌中无裂纹出现,显微硬度由喷涂态的1150 HV增加到1400 HV。而等离子喷涂涂层在600℃就已经发生晶化,且有裂纹出现。因此,冷喷涂涂层的机械性能优于等离子喷涂涂层,冷喷涂涂层的整体性能更好,应用冷喷涂制备非晶合金涂层有更大的潜力。     

2A12铝合金冷喷铜涂层的组织与性能

铝合金是常用的导电类零部件基材,工程上一般采用电镀铜或热喷涂铜技术在铝合金零部件表面制备单质铜涂层提高其导电性,但电镀铜层与基体结合不稳定,热喷涂铜涂层存在粗糙度大、易氧化的问题。以冷喷涂技术为手段在2A12铝合金基体上制备单质铜涂层,采用显微镜、扫描电镜、X-射线衍射、表面粗糙度测量仪、显微硬度计和划痕试验机进行涂层组织与性能研究。结果表明,涂层氧化率较低,粗糙度与电弧喷铜涂层相比明显减小,涂层组织过渡良好,未发现明显的疏松与空洞,结合力高于电弧喷涂涂层,电阻率约小于电弧喷涂。     

含氧化亚铜的防污涂层中铜离子的释放及其在涂层体系中的分布

研究了以氧化亚铜为防污剂的自抛光防污涂层在模拟海水浸泡过程中铜离子的释放及其在防腐/防污涂层体系中的分布规律。防污涂层在浸泡过程中Cu2O会与NaCl溶液反应生成Cu2+,并伴随着丙烯酸树脂的水解,Cu2+得到释放从而具有防污效果。浸泡一段时间后,铜离子的渗出率基本保持稳定并显著大于铜离子防污的最小渗出率。但防污面漆中的Cu2+也会渗入中间漆以及防腐底漆中,并且伴随着浸泡时间的延长,防腐底漆以及连接中间漆中的铜含量都会增加,并且与时间呈正比关系。     

含内盐丙烯酸酯防污涂料的制备和性能研究

用自由基溶液聚合法合成了甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)-丙烯酸乙酯(EA)-甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)和DMC-EA-GMA-丙烯酸羟乙酯(HEA)共聚物,并以此为成膜树脂制备了相应的防污涂料。测试结果表明:随着成膜树脂中SBMA用量的增加,涂膜的抗拉强度下降,剪切强度和吸水率增加;随HEA用量的增加,涂膜的抗拉强度和剪切强度均下降,吸水率和铜离子渗出率增加。HEA用量为树脂质量5%和10%时,15℃以上的铜离子渗出率明显高于10℃时的铜离子渗出率,这对防污剂氧化亚铜的温控释放是十分有利的。     

核电混凝土防污涂层体系选型的试验研究

为研发适用于核电混凝土防污的涂层体系,先拟定了 9种涂层体系.通过试验研究,讨论了不同涂层体系的制备工艺、耐沾污、耐老化、附着力和抗氯离子渗透性能,并对涂层体系进行了综合性评估.分析了各种涂层体系的优缺点,确定了水性氟碳-环氧涂层体系为最优选择.在此基础上,确定了核电混凝土涂层类防污材料的研发方向.     

无锡自抛光防污涂料动态性能研究

利用海水动态模拟试验装置模拟船舶航行时船舶水下船体防污涂料的实际服役工况,对两类船舶无锡自抛光防污涂层进行动态模拟试验,定期测量防污涂料铜离子释放率、表面粗糙度、涂层厚度等各项性能,研究各项性能的动态变化规律,并对两类无锡自抛光防污涂料达到一年防污期效的涂层厚度进行了计算。     

溶解型防污涂料动态性能研究

利用海水动态模拟实验装置模拟船舶航行时船舶水下船体防污涂料的实际服役工况,对3类船舶溶解型防污涂层进行动态模拟实验,定期测量防污涂料铜离子释放率、表面粗糙度、涂层厚度等各项性能,研究各项性能的动态变化规律,并对3类溶解型防污涂料达到一年防污期效的涂层厚度进行了计算。研究结果表明,溶解型防污涂层铜离子释放率在实验初始有大幅下降,随后逐渐稳定,表面粗糙度随时间缓慢下降;模拟航速的上升会提高涂层防污剂的释放率,增加各种涂层表面粗糙度的变化程度,加快涂层厚度减薄。     

船体防污涂层耐磨刷性能试验研究

通过自行设计并建立旋刷式水下清洗模拟试验装置,对4个不同种类的船体防污涂层体系进行了试验研究,提出了涂层平均损耗率、涂层最大损耗率和涂层面积磨刷率3个评价指标,并以此对防污涂层体系进行了综合评价。     

气流磨制备微纳米氧化亚铜及其防污性能研究

采用气流磨处理工业级Cu₂O,可有效减小颗粒粒径和分布范围,得到平均粒径约为0.98μm的微纳米Cu₂O;通过抑菌、抑藻、铜离子渗出速率、浅海浸泡等试验探讨了微纳米Cu₂O防污性能。结果表明:相对于工业级Cu₂O,微纳米Cu₂O的24 h抑菌、抑藻率可分别提升约28.82%和21.82%,使防污涂料具有更优异的实海综合应用性能和防污性能;相对于纳米级Cu₂O,基于微纳米Cu₂O的防污涂层具有更稳定、可控的铜离子渗出性能,避免了因纳米Cu₂O引起的前期铜离子"暴释"而导致的资源浪费,以及后期铜离子渗出率不足而导致的防污效果欠佳等缺陷。     

新型防污涂料动态性能模拟研究

利用海水动态模拟实验装置模拟船舶航行时船舶水下船体防污涂料的实际服役工况,对无锡自抛光和低表面能两类环保型防污涂料进行动态性能模拟实验,定期测量防污涂料铜离子释放率、表面接触角、表面粗糙度、涂层厚度等各项性能,研究各项性能的动态变化规律,并对两类防污涂料达到一年防污期效的涂层厚度进行了计算。     

等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的研究

研究等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的抗热震性能,分析并计算等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层和AlAl2O3涂层中的残余应力,得出了两种涂层的应力分布,测试了TiO2含量对Al2O3陶瓷涂层性能的影响,检验了影响涂层质量的工艺参数.     

等离子喷涂氧化锆涂层封孔处理的研究现状

等离子喷涂技术具有生产效率高、制备涂层质量好、喷涂材料范围广、成本低等优点,因此近年来其技术和生产应用发展迅猛。等离子喷涂氧化锆涂层是一种性能优异的热障涂层,具有优良的耐高温、防腐蚀、高化学稳定性、高硬度等特点,因此被广泛应用于航空、航天或柴油机燃烧室等高温、强腐蚀的工作环境中,可有效地保护金属基体,起到防腐耐蚀的作用。     

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2陶瓷涂层研究综述

本文从纳米结构喂料制备、纳米Al2O3-TiO2涂层结构特征及其形成机制、喷涂工艺及在线控制、纳米Al2O3-TiO2涂层性能4个方面论述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2涂层的研究进展。在此基础上,对等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2涂层的前景进行了展望。     

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al2O3-TiO2复合涂层

根据"一专多能"的设计思想,研制了多功能微弧等离子喷涂系统.该系统除具有喷涂功能外,还具有焊接、切割、淬火等用途.所设计的微弧等离子喷枪采用了独特的气路结构、喷嘴结构和中心轴向送粉方式;设计的电源运用了IGBT高频逆变技术、微电脑控制技术和软开关变换技术等,具有体积小、质量轻、抗干扰强、可靠性高等特点.运用多功能微弧等离子喷涂系统制备了碳纳米管/纳米AI2O3-TiO2复合吸波涂层.结果表明,涂层厚度为1.5 mm时,碳纳米管/纳米AI2O3-TiO2复合涂层的吸波能力最佳,最小反射率为-22.14 dB,小于-10 dB的频带宽为4.00 GHz.