铝合金表面氧化锆等离子体电解氧化涂层的制备及形成机理研究

采用等离子体电解氧化方法在铝合金表面制备了氧化锆涂层,电解液为包含Zr(OH)₄颗粒的碱性溶液. 涂层的组成、结构通过XRD、EPMA进行了研究. 结果显示,涂层主要由t-ZrO₂、m-ZrO₂、α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃组成,t-ZrO₂为涂层的主晶相,分布在涂层表面,而α-Al₂O₃出现在涂层的内侧.涂层表面呈颗粒状,颗粒尺寸约为1~2μm.在氧化过程中,Zr(OH)₄颗粒在电场力的作用下向等离子体放电通道口沉积,在放电产生的高温作用下直接转化为氧化锆.     

C/C复合材料高温长寿命抗氧化复合涂层研究

采用包埋技术在C/C复合材料表面制备SiC-WSi₂/MoSi₂抗氧化复合涂层; 通过恒温氧化实验以及X射线衍射分析、扫描电镜观察及能谱分析, 研究了W、Mo含量对复合涂层微观结构和高温抗氧化性能的影响. 结果表明: 随着包埋粉料中W、Mo含量的增加, 所制备复合涂层的厚度先增加后减小; 含有10.0at％ W和Mo制备的复合涂层具有相对较大的厚度和较为致密的结构, 且WSi₂和MoSi₂含量相对较高; 氧化过程中在涂层表面形成致密和稳定的SiO₂玻璃保护膜; 在1500℃氧化315h后, 带有该涂层的C/C试样仍然没有失重, 且经过18次1500℃←→室温急冷急热后涂层没有开裂和脱落, 说明该涂层具有优异的抗氧化和抗热震性能.     

铌硅化物基超高温合金Si-Y2O3共渗涂层的组织及其高温抗氧化性能

采用Si-Y₂O₃包埋共渗工艺在铌硅化物基超高温合金表面制备Y改性的硅化物涂层, 研究其在1250℃的恒温氧化性能. 采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)与X射线衍射(XRD)分析Si-Y₂O₃共渗涂层氧化前后的物相组成和组织变化. 结果表明：涂层具有明显分层的结构, 由外至内依次为(Nb,X)Si₂(X表示Ti, Hf和Cr)外层和(Nb,X)₅Si₃过渡层, 在过渡层与基体之间有不连续分布的细小(Cr,Al)₂(Nb,Ti)块状沉淀. EDS分析表明, 涂层中的Y分布是不均匀的, (Cr,Al)₂(Nb,Ti)相的Y含量为0.94at%左右, 而(Nb,X)Si₂和(Nb,X)₅Si₃相的Y含量为0.46at%～0.57at%. 经1250℃分别氧化5, 10, 20, 50和100h后, Si-Y₂O₃共渗涂层保持其原始的相组成, 并在其表面形成以TiO₂、 SiO₂和Cr₂O₃组成的致密混合氧化膜, 且与基体结合良好.     

Cf/SiC复合材料SiC/(ZrB2-SiC/SiC)4涂层的制备及性能研究

以C_f/SiC复合材料为基体, 采用浆料浸涂法和脉冲CVD法制备了SiC/(ZrB₂-SiC/SiC)₄涂层, 借助XRD、扫描电镜及能谱对涂层的结构及组成进行了分析研究, 并初步考查了其高温抗氧化性能. 结果表明, 涂层总厚度约100μm, 主要由ZrB₂-SiC涂层与脉冲CVD SiC涂层交替覆盖而成. 在1500℃空气中氧化25h, 未涂层试样失重明显; 脉冲CVD SiC涂层试样氧化失重率为5.1%; 而SiC/(ZrB₂-SiC/SiC)₄涂层试样出现增重现象, 增重率达2.5%, 表现出优异的抗氧化性能.     

原位反应法制备Cf/SiC复合材料MoSi2-SiC-Si涂层

以C_f/SiC复合材料为基体, 采用原位反应法制备了MoSi₂-SiC-Si涂层, 借助XRD、扫描电镜及能谱对涂层的结构及组成进行了分析研究, 并考查了其高温抗氧化性能. 结果表明, 涂层总厚度约120μm, 主要由MoSi₂、SiC和Si组成. MoSi₂-SiC-Si涂层具有优异的高温抗氧化性能, 在1500℃静态空气中氧化96h, 涂层试样失重仅1.8%. 涂层试样失重的主要原因是由于氧气通过涂层中的贯穿性裂纹与C_f/SiC复合材料基体发生了反应.     

等离子喷涂HA/TiO2复合涂层

采用大气等离子喷涂方法,成功地制备了HA／TiO₂复合涂层,对复合涂层的结合强度、微观结构、水浸渍下的表面形貌进行了较为深入的研究．结果表明,由于TiO₂的加入,HA／TiO₂涂层的结合强度明显高于纯HA徐层,而且导致涂层破坏机理由粘合破坏向内聚破坏转化．这是由于HA／TiO₂的复合缓和了涂层与基体间的膨胀系数失配现象,改善了涂层与基体之间的结合．SEM观察显示,HA／TiO₂涂层表面有一些细小的裂纹,但在去离子水中浸泡后就会消失,而且不容易产生新的裂纹,这说明TiO₂的加入不但改善了涂层与基体之间的结合,同时增强了涂层内部颗粒的结合．     

引入电弧喷涂氮化锆中间层的钛基PbO2的电催化阳极性能

在钛基体电弧喷涂氮化锆中间层,然后在其上阳极电沉积涂覆β-PbO₂催化表层,制备出Ti/ZrN/PbO₂阳极。对其进行微观结构分析和表面粗糙度测试、中间层附着力评价、电极加速寿命和电化学性能测试以及电氧化苯酚模拟废水实验,并与无中间层的Ti/PbO₂电极对比,研究了有中间层的钛基PbO₂涂层的阳极性能。结果表明,氮化锆中间层使阳极材料的导电性提高,中间层的粗糙表面使PbO₂电沉积层明显细化,表面整平性凸显,涂层与基体结合牢固,PbO₂沉积厚度增加,活性位点的数量增多。有氮化锆中间层的阳极加速寿命显著延长,比Ti/PbO₂电极延长了7倍,对有机污染物的电催化降解活性也有提高。     

CeO2-TiO2复合氧化物的制备及其表征

本文以廉价的无机盐为原料,采用sol－gel法制备了Ce：Ti（摩尔比）为0．05～0．4：1之间的一系列CeO₂－TiO₂复合氧化物．利用物理吸附仪,XRD,TEM等手段对复合氧化物的织构和结构性质进行了表征．结果发现：采用无机盐－超临界流体干燥法可制备大孔、高比表面积的CeO₂－TiO₂复合氧化物,随着CeO₂含量从5％增加到40％,复合氧化物的比表面积由67．3m²·g^－1增加到219．4m²·g^－1;物相由锐钛矿转变为无定形;粒体的粒径、形貌也随之变化,由颗粒状逐渐变为网络结构．而与超临界流体干燥得到的气凝胶相比;采用普通干燥法制备得到的复合氧化物具有较低的孔体积和比表面积,颗粒间团聚较严重,但无“孤岛”状大颗粒,晶相为无定型结构．     

热分解法制备的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2电极性质研究

研究了热分解法制备的Ti/SnO₂十Sb₂O₃/PbO₂电极性能以及该电极在硫酸溶液中作阳极使用的电化学特性. ESEM实验结果表明,所制备的锡锑中间层表面致密有序,能有效阻止新生态氧向基体扩散,延缓了绝缘的TiO₂层生成.循环伏安曲线表明在析氧过程中,电极表面的组成会发生改变.所制电极在电流密度为4.0A/cm²、60.0℃、1.0mol/LH₂SO₄溶液中作阳极使用时其寿命可达30h.     

Si3N4颗粒及SiC晶须强韧化MoSi2复合材料的低温氧化行为

对Si₃N₄颗粒及SiC晶须强韧化MoSi₂复合材料在773K下的氧化行为进行了研究.通过热重量分析法（TG）分析了MoSi2及其复合材料MoSi₂-Si₃N_4(p)和MoSi₂-Si₃N_4(P)SiC_(w)在773K下的氧化性能, 采用SEM和X射线衍射测定其表面形貌和氧化物相组成.结果发现：在773K下, 纯MoSi₂和MoSi₂+20vol%Si₃N₄均发生了“Pesting”氧化, 氧化过程服从直线规律, 氧化产物层疏松, 氧化产物主要为MoO₃; MoSi₂+40vol%Si₃N₄氧化服从抛物线规律, 速率常数K_p为0.04mg²/(cm⁴·h), 氧化层致密, 成分主要为SiO₂、Si₂N₂O, 增加Si₃N₄的含量可显著提高MoSi₂的抗“Pesting”氧化能力; MoSi₂+20vol%Si₃N₄+20vol%SiC发生了严重的粉化现象, 氧化产物主要为短针状MoO₃.     

Ti/IrO_2-Ta_2O_5氧化物阳极涂层厚度的X射线荧光法测定

常规的光学显微镜和扫描电镜(SEM)检测为破坏性检测,且测量时间长,不便于现场应用于涂层厚度的测量.为此,制备了X射线荧光法(XRF)测量Ti/IrO_2-Ta_2O_5涂层厚度所需的校正标样,采用XRF测量了涂层的厚度,并与SEM测量的涂层厚度进行比较.结果表明:标样的涂层厚度和组分分布均匀;XRF测试中发射法比吸收法的灵敏度高,偏差小;XRF的测量结果与SEM的相近,偏差小,可靠度高.     

涂层成分对IrO2（5）TiO2（60）Co3O4（x）RuO2（35—x）／Ti阳极材料析氯…

用电化学和Ｘ射线衍射方法研究了氧化物涂层成分热分解法制备的ＩｒＯ２（５）ＴｉＯ２（６０）Ｃｏ３Ｏ４（ｘ）ＲｕＯ２（３５－ｘ）／Ｔｉ阳极材料析氯速率的影响．ｘ值为０－１３ｍ／ｏ时，氧化物涂层为单相金红石型固溶体，阳极析氯速率随ｘ值增加，ｘ值大于１３ｍ／ｏ时，涂层中出现尖晶石Ｃｏ３Ｏ４第二相，析氯速率随ｘ值下降。     

Oxidation Resistance Coatings of Ir – Zr and Ir by Double Glow Plasma

Oxidation resistance coatings of Ir-40 at.% Zr and Ir were produced onto Mo substrates by double glow plasma technology. The oxidation resistances of the coatings were evaluated at high temperature. Ir-Zr coating consisted of two layers： the primary layer close to the substrate was composed of dense columnar grains and the second layer was composed of dense grains of nanometric size. The mass gain of Ir coating above 800℃ was about 1.35% due to the formation of solid IrO2. The mass loss of Ir coating was about 5.3% due to the formation of gaseous oxide IrO3 when being held at 1227 ℃ for 30 min. The substrate was protected more effectively by multilayer than monolayer coating of Ir in oxidizing environment. The Ir-Zr coating was well bonded to the substrate after oxidation at 800℃. After oxidation at 1000℃, the Ir-Zr coating was poorly bonded to the substrate. The oxidation resistance of Ir-Zr coating was poor due to high content of Zr.     

涂层成分对IrO_2（5）TiO_2（60）Co_3O_4（x）RuO_2（35

用电化学和Ｘ射线衍射方法研究了氧化物涂层成分对热分解法制备的ＩｒＯ２（５）ＴｉＯ２（６０）Ｃｏ３Ｏ４（ｘ）ＲｕＯ２（３５—ｘ）／Ｔｉ阳极材料析氯速率的影响．ｘ值为０－１３ｍ／ｏ时，氧化物涂层为单相金红石型固溶体，阳极析氯速率随ｘ值增加，ｘ值大于１３ｍ／ｏ时，涂层中出现尖晶石Ｃｏ３Ｏ４第二相，析氯速率随ｘ值下降．     

SiO2—TiO2—ZrO2系涂层的制备及其特性

用溶胶－凝胶法（sol-gel method）在不锈钢表面制备了SiO2-TiO2-ZrO2系无机氧化膜（STZ）。用DTA／TG、IR、XRD和SEM等手段研究了涂层制备时由凝胶向玻璃态的转变以及涂层薄膜的显微结构特点，考察了涂层对基体的保护效果。试验结果表明，在溶胶至凝胶最终转变为无机氧化物的过程中形成了无机网络，Si^4 和Zr^4 充当了网络骨架的形成离子。涂层为无定型玻璃态，其间混有石英、锐钛矿或金红石等微晶。     

CeO2对镍基金属陶瓷激光熔覆层组织和耐磨蚀性能的影响

稀土元素能改善金属表面溶覆层的组织结构及性能,尤其是耐磨、耐蚀及抗高温氧化性能.采用CO2横流激光器在45钢基体表面熔覆不同稀土氧化物(CeO2)含量的镍基TiC金属陶瓷复合层,对熔覆层进行了显微组织观察、显微硬度测量、耐磨性能和耐腐蚀性能测试.结果表明:加入适量的稀土氧化物CeO2(0.6%)可有效地减少复合层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性及表面硬度,并且明显地改善了熔覆复合层的耐磨及耐蚀性能.     

Anodic deposition of colloidal iridium oxide thin films from hexahydroxyiridate(IV) solutions

A facile, in-situ deposition route to stable iridium oxide (IrO(x)·nH(2)O) nanoparticle thin films from [Ir(OH)(6)](2-) solutions is reported. The [Ir(OH)(6)](2-) solution, made by alkaline hydrolysis of [IrCl(6)](2-), is colorless and stable near neutral pH, and forms blue IrO(x)·nH(2)O nanoparticle suspensions once it is adjusted to acidic or basic conditions. IrO(x)·nH(2)O nanoparticle thin films are grown anodically on glassy carbon, fluorine-doped tin oxide, and gold electrodes by electrolyzing [Ir(OH)(6)](2-) solutions at +1.0-1.3 V versus Ag/AgCl. The thickness of the IrO(x)·nH(2)O films can be controlled by varying the concentration of [Ir(OH)(6)](2-) , the deposition potential, and/or the deposition time. These thin films are stable between pH 1 and 13 and have the lowest overpotential (η) for the oxygen evolution reaction (OER) of any yet reported. Near neutral pH, the Tafel slope for the OER at a IrO(x)·nH(2)O film/Au rotating disk electrode was 37-39 mV per decade. The exchange current density for the OER was 4-8 × 10(-10) A cm(-2) at a 4 mC cm(-2) coverage of electroactive Ir.     

A nanostructured electrode of IrOx foil on the carbon nanotubes for supercapacitors

IrO(x) nanofoils (IrO(x)NF) of high surface area are sputtered on multi-wall carbon nanotubes (CNT) in the preparation of a structured electrode on a stainless steel (SUS) substrate for supercapacitor applications. This IrO(x)/CNT/SUS electrode is featured with intriguing IrO(x) curved foils of 2-3 nm in thickness and 400-500 nm in height, grown on top of the vertically aligned CNT film with a tube diameter of ～ 40 nm. These nanofoils are moderately oxidized during reactive sputtering and appeared translucent under the electron microscope. Detailed structural analysis shows that they are comprised of contiguous grains of iridium metal, iridium dioxide, and glassy iridium oxide. Considerable Raman line broadening is also evidenced for the attributed nanosized iridium oxides. Two capacitive properties of the electrode are significantly enhanced with addition of the curved IrO(x) foils. First, IrO(x)NF reduces the electrode Ohmic resistance, which was measured at 3.5 Ω cm(2) for the CNT/SUS and 2.5 Ω cm(2) for IrO(x)NF/CNT/SUS using impedance spectroscopy. Second, IrO(x)NF raises the electrode capacitance from 17.7 F g(-1) (CNT/SUS) to 317 F g(-1) (IrO(x)/CNT/SUS), measured with cyclic voltammetry. This notable increase is further confirmed by the galvanostatic charge/discharge experiment, measuring 370 F g(-1) after 2000 uninterrupted cycles between - 1.0 and 0.0 V (versus Ag/AgCl).     

Ti/BDD电极和Ti/IrO_2-RuO_2电极降解苯酚的对比研究

研究了两种以Ti为基体,气相法沉积硼掺杂金刚石薄膜(BDD)电极和热分解方法着附IrO2-RuO2涂层电极对工业难降解污染物——苯酚的降解能力。采用循环伏安法,探讨了两种电极的电化学性能。结果表明,以亚甲基蓝作为氧化物的捕获剂,在相同的实验条件下,DSA电极产生氧化物(ClO-)的速度大于BDD电极产生等量氧化物(·OH)的速度。用两种Ti基电极分别降解苯酚溶液48h,BDD电极对苯酚的降解率几乎达到100%,而IrO2-RuO2涂层电极仅为35.6%。苯酚溶液的COD去除率在IrO2-RuO2涂层电极下仅为27.8%,在BDD电极下达到95.3%,且反应产物不易积累。因此,Ti基BDD电极在含芳香类化合物的污水处理方面有较高的应用价值和广阔的推广前景。     

表面活性剂对Ti/IrO2+Ta2O5阳极性能的影响

采用热分解法和Pechini法制备了Ti/IrO2+Ta2O5阳极,通过SEM、极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱及强化电解寿命试验等测试手段,研究表面活性剂对Ti/IrO2+Ta2O5阳极微观结构和电催化性能的影响。结果表明,加入适量的表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)可以明显改善涂液的涂刷性能;与热分解法相比,阳极表面呈现较多的龟裂纹,而且裂纹变宽加深,其电化学活性表面积增大,析氧电催化活性提高,但稳定性降低。