沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响

为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度，兼顾2种涂层的性能，采用电弧离子镀膜技术，在不同沉积温度下，制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层，并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、力学性能以及摩擦学性能进行表征和测试，探究沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响.结果表明：(1)随着沉积温度升高，多层复合涂层的表面质量逐渐改善，组织结构更加致密；(2)随着沉积温度升高，涂层的纳米硬度和膜基结合强度先增大后减小，摩擦系数和磨损率先减小后增大；(3)当沉积温度为430℃时，涂层综合性能最好，硬度为30.9GPa，临界载荷为89N，摩擦系数为0.72，磨损率为7.1×10^-3μm³/(N·μm).     

Al_2O_3基和Al_xTi_(1-x)N基复合涂层的电化学研究

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法,研究化学气相沉积方法制备的TiN/TiCN/TiAlCNO/Al_2O_3(简称Al_2O_3基)复合涂层,阴极电弧离子镀方法制备的Al_(0.55)Ti_(0.45)N/TiN(简称Al_(0.55)Ti_(0.45)N基)和Al_(0.67)Ti_(0.33)N/TiN(简称Al0.67Ti0.33N基)复合涂层在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学腐蚀行为。研究结果表明:Al_2O_3基、Al0.67Ti0.33N基和Al0.55Ti0.45N基复合涂层的孔隙率依次为0.34%,0.33%和0.02%,对基体的保护率依次为99.63%～99.91%,99.75%～99.93%和99.96%～99.99%;涂层合金耐腐蚀性能之间的差异实质上是涂层之间的差异;涂层耐腐蚀性能从高到低为Al0.55Ti0.45N(总厚度3.8μm),Al0.67Ti0.33N(总厚度6.3μm),Al_2O_3(总厚度15.1μm),其中总厚度最小的Al0.55Ti0.45N基涂层的耐腐蚀性能明显优于其他2种涂层的耐腐蚀性能;继续增大涂层厚度并不能进一步改善涂层对基体的保护效果和涂层的耐腐蚀性能。     

基体梯度结构对TiN涂层硬质合金抗氧化性能的影响

采用阴极弧蒸发涂层工艺在均质和梯度硬质合金基体上沉积TiN涂层;运用金相观察、XRD检测和SEM分析,研究基体梯度结构对TiN涂层硬质合金抗氧化性能的影响,对涂层硬质合金氧化开裂过程进行分析。研究结果表明:基体结构梯度化后,TiN涂层的表面形貌由平整状变为网状结构;梯度基体表面韧性区的存在提高了TiN涂层硬质合金的抗氧化性能;在800℃氧化2 h后,2种涂层硬质合金边缘开裂,生成大量的氧化物;梯度基体涂层硬质合金开裂程度比均质基体涂层硬质合金的小。     

纳米TiO2复合涂层的制备及其对LY12铝合金的防护性能影响

为了改善铝合金材料的耐腐蚀性能,研究了以正硅酸乙酯(TEOS)为主要原料,加入一定量的-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),并引入纳米TiO2进行复合,以冰乙酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法在铝合金基体表面形成复合涂层,并利用氟硅烷进行表面修饰。腐蚀电化学测试分析结果表明,纳米TiO2掺杂制备的复合涂层能够明显的提高铝合金基体的防护性能。并考察了纳米TiO2含量对涂层性能的影响,结果表明,在纳米TiO2质量分数为0.04%时制备的涂层性能最佳,相应的试样在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀电流密度约为5.965×10 9 A/cm2,而同等实验条件下铝合金基体腐蚀电流密度为7.216×10 5 A/cm2,涂层的存在使腐蚀速率降低了4个数量级,说明涂层对铝合金基体具有显著的防护效果,并且利用扫描电镜(SEM)和接触角测试来考察涂层的致密性和憎水性。     

镁合金表面MoS2/树脂杂化涂层的制备及其摩擦磨损和电化学性能研究

以水作为分散介质,制备了含丙烯酸树脂和MoS2颗粒的分散液,以阳极氧化为前处理,采用电化学共沉积法在镁合金表面制备了MoS2/树脂杂化涂层;采用MR 060型多功能摩擦磨损试验机考察涂层的摩擦磨损性能,并分析其磨损机制;采用PARSTAT2273型电化学工作站测试涂层的电化学阻抗谱及极化曲线;利用扫描电子显微镜和能谱仪分析涂层的表面形貌及结构.结果表明：所制备的涂层厚度高达50 μm,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中表现出优异的耐腐蚀性能;MoS2的加入,能够有效降低涂层的摩擦系数,提高其耐磨性.     

硬质合金TiN涂层的残余热应力数值分析

采用有限元方法分析了硬质合金氮化钛涂层的热残余应力,试样采用圆柱体状的轴对称几何模型和自由边界条件,分析了涂层厚度、基体参数和过渡层对残余热应力的影响.计算表明:TiN涂层中出现较大的拉应力(1 GPa以上),而硬质合金基体中出现较大的压应力(-0.8 GPa左右).涂层中的拉应力随硬质合金基体中钴的质量分数和涂层厚度的增加而明显减小,因此通过增加基体中的钴的质量分数和涂层厚度可以减小涂层中的拉应力.当采用TiC过渡层时,涂层应力可以减小25%,且采用TiCN梯度过渡层时效果更好.     

脉冲频率及占空比对3D打印Ti6Al4V合金表面生物活性涂层的影响

采用微弧氧化法,在恒定电压下,使用不同的脉冲频率及脉冲占空比,在3D打印Ti6Al4V合金表面制备生物活性涂层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、电化学工作站、涡流膜厚仪、Image J软件和划痕仪等对涂层进行结构、性能以及微观形貌表征,研究脉冲频率和脉冲占空比对涂层的影响。结果表明：随着脉冲频率的增加,涂层的平均孔径、Ca/P比、表面粗糙度和厚度均逐渐减小,孔隙率变化不明显;耐腐蚀性先得到改善后变差;涂层与基体的结合力逐渐变大。随着脉冲占空比增大,涂层的平均孔径、孔隙率、Ca/P比、厚度逐渐变大;耐腐蚀性能呈现先好后差的趋势;涂层与基体的结合力逐渐变弱。     

不同pH值环境中镍铝青铜冷喷涂涂层腐蚀磨损性能

镍铝青铜合金是铸造大型舰艇螺旋桨的主要材料,海洋污损生物在合金表面附着引起的pH值变化会加速镍铝青铜合金的腐蚀磨损,威胁到舰艇安全航行.采用冷喷涂技术制备了较为致密的镍铝青铜涂层,厚度约300μm,利用扫描电镜、光学显微镜观察了涂层的微观形貌,重点研究了涂层在pH值分别为3、7和11,质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀性能和腐蚀磨损行为.实验结果表明:pH值为3的环境中,镍铝青铜基体发生了选相腐蚀,表面疲劳裂纹主要分布在富Cu的α相上,涂层上的犁削沟槽加深发生了磨粒磨损,涂层耐腐蚀性能优于基体;pH值为7的环境中,基体发生了黏着磨损,表面有片层状金属剥落,涂层中的孔隙收容了大量磨屑避免了剧烈的三体摩擦,表面犁削沟槽较浅,涂层致钝电位高于基体,耐腐蚀性能变差.pH值为11的环境中,基体发生了表面疲劳磨损,涂层磨痕上有较深的犁削沟槽,沟槽内有微裂纹,涂层耐腐蚀性能优于基体.总体来说,在不同pH值环境中,涂层由于在冷喷涂过程中发生了冷加工硬化并且涂层上的孔隙收容了磨屑,导致涂层的耐腐蚀磨损性能增强.     

Zn-Al冷喷涂复合涂层耐3.5 wt.%NaCl溶液腐蚀行为

利用低压冷喷涂技术在Q235普通碳素钢基体表面沉积不同Al质量分数Zn-Al复合涂层,采用开路电位和极化曲线电化学测试方法,分析了Zn-Al复合涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡的腐蚀电位,阻抗值以及腐蚀电流密度;利用附带能谱仪的扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了其在3.5 wt.%NaCl溶液浸泡1 440 h后的涂层组织形貌、特定区域元素分布以及物相变化.研究表明：在3.5 wt.%NaCl溶液中,随着Al质量分数的增加,涂层耐腐蚀性能提高,当Al质量分数大于35%时,涂层耐腐蚀性能更加优越.因为腐蚀过程中Zn元素优先发生腐蚀,易形成稳定性较好的氧化膜,且Al抑制了Zn的活性从而减缓了腐蚀速率,Al质量分数越高,抑制效果越好.Zn-Al复合涂层在3.5 wt.%NaCl溶液的腐蚀机制为均匀腐蚀、点蚀、局部点蚀以及腐蚀产物的自我封闭.     

医用钛合金表面沉积AlTiN涂层在模拟人体生理环境中的腐蚀行为

采用高度离子化脉冲工艺(H．I．P)在医用Ti6Al4V合金表面成功制备了AlTiN陶瓷涂层。采用电化学腐蚀方法用三电极系统对Ti6Al4V—AlTiN在模拟人体生理环境中进行抗侵蚀试验,并作出极化曲线与Ti6Al4V合金进行对比分析。分析表明：相同条件下,Ti6Al4V -AlTiN在模拟人体生理环境中的抗侵蚀性更加优异。     

CVD金刚石涂层硬质合金工具表面预处理新技术

研究了利用(KOH K3(Fe(CN)6) H2O和H2SO4 H2O2)两种溶液浸蚀硬质合金基体，分别选择性刻蚀WC和Co的表面预处理过程．在浸蚀过的硬质合金基体上，用强电流直流伸展电弧等离子体CVD法沉积金刚石薄膜涂层．结果表明，两步混合处理法不仅可以有效地去除硬质合金基体表面的钴，而且还显著粗化硬质合金基体表面，提高了金刚石薄膜的质量和涂层的附着力．     

微弧氧化法制备镁基羟基磷灰石/碳纳米管复合生物涂层及其性能研究

 通过化学沉淀法制备了羟基磷灰石/碳纳米管纳米(HA/CNTs)复合粉体,并作为电解液的添加剂,采用微弧氧化方法(MAO)制备了镁合金表面MAO/HA/CNTs 复合活性涂层。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和电化学工作站,研究所制备的复合粉体的形貌和物相组成、复合粉体对微弧氧化涂层表面形貌和在模拟体液(SBF)中耐腐蚀性能和生物活性的影响。结果表明,所制备的HA/CNTs 复合粉体结晶良好,无其他杂质相;复合粉体在微弧氧化过程中沉积在样品表面,对微弧氧化涂层起到封孔作用。MAO/HA/CNTs 样品的腐蚀电位为-1.50 V,经过30 天的SBF 浸泡后,表面沉积了大量的亚微米级别的颗粒沉积物,相比于镁基体和MAO 样品具有更好的生物活性和耐腐蚀性。     

纳米ZnO复合涂层的制备及其对铝合金的防腐性能研究

为了改善铝合金材料的耐腐蚀性能,研究了用纳米氧化锌掺杂于聚氨酯涂料中制备纳米氧化锌复合涂层.通过电化学测试表明,在质量分数为3.5％的NaCl溶液中,涂有纳米氧化锌复合涂层的铝合金其腐蚀电流密度约为5.965×10-9 A/cm2,这一数值相对于文献中给出的铝合金基体的腐蚀电流密度降低了4个数量级,说明涂层使铝合金基体...     

一步水热法构筑镁合金超疏水表面及其性能研究

利用一步水热法在镁合金表面构筑了超疏水表面.通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射(XRD)、接触角测量仪对其表面形貌、组成和润湿行为进行了研究,采用电化学极化曲线测试对超疏水涂层的耐腐蚀性能进行了考察.结果表明,一步水热法构筑的镁合金超疏水涂层由微/纳米二级结构组成,最优条件下改性表面接触角和滚动角分别为163.3°和2.8°,具有良好的耐腐蚀性能、耐酸碱性能和稳定性.     

碳纳米管增强硬质合金的制备及性能研究

为改善硬质合金中增强体碳纳米管（carbon nanotubes,CNTs）的团聚问题,采用化学镀Ni方法对CNTs进行表面改性,利用气压烧结工艺制备了WC-10Co-CNTs硬质合金和WC-10Co-CNTs/Ni硬质合金。对镀Ni前后CNTs的表面形貌、结构及成分进行了分析表征,并研究了CNTs和CNTs/Ni对硬质合金组织及性能的影响。结果表明,CNTs经化学镀改性处理后,表面包覆了致密的纳米Ni颗粒,团聚现象明显改善;在WC-10Co中添加CNTs或CNTs/Ni后可以有效地细化硬质合金的晶粒,降低孔隙率;和未添加的比较,添加质量分数0.1%的CNTs的硬质合金和添加质量分数0.1%的CNTs/Ni的硬质合金抗弯强度分别提高了17.5%和28.2%,热扩散系数分别提高了23.5%和42.8%。     

偏压对磁控溅射纯Cr镀层组织形貌及耐腐蚀性能的影响

基于磁控溅射离子镀技术在不同偏压下于单晶硅和45钢基体上制备了纯Cr镀层.采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和CH1660B电化学工作站(极化曲线)分析了纯Cr镀层表面、截面微观形貌和择优生长取向的变化规律,并考察了纯Cr镀层的耐腐蚀性能.结果表明:偏压显著影响着纯Cr镀层的组织结构、择优取向以及耐腐蚀性能.基体偏压值大于90V后纯Cr镀层的组织结构由柱状晶向等轴晶转变纯Cr镀层组织形貌由柱状晶逐渐向等轴晶转变,随着偏压值增大,纯Cr镀层晶体择优生长面由(200)晶面变为(110)晶面,镀层耐腐蚀性能逐渐增强;且偏压值为120V时,镀层耐腐蚀性能表现最优;纯Cr镀层中晶体颗粒尺寸的减小和致密度的增加是耐腐蚀性提高的主要原因.     

电泳共沉积法制备金刚石/Al2O3/玻璃复合涂层的工艺

以304不锈钢为基体,采用电泳共沉积法制备复合涂层,并通过烧结方式实现涂层在基体的固化。研究电泳共沉积过程中不同悬浮液组成、沉积电压、沉积时间和Al³⁺质量分数等因素对涂层性能的影响,对涂层进行微观结构表征和力学性能测试,并使用该工艺制备抛光盘,用于蓝宝石的抛光。结果表明：当沉积电压为50 V,沉积时间为6 min,添加质量分数为0.10%的Al³⁺时,可获得光滑、均匀的金刚石/Al₂O₃/玻璃复合涂层;复合涂层经450℃烧结3 h后,表面致密均匀,硬度达521 HV,复合涂层的耐磨性、与基体的结合强度均良好;使用抛光盘对蓝宝石进行抛光,可将表面粗糙度降低90.2%。     

等离子喷涂搪瓷瓷釉涂层的耐腐蚀性能

通过添加改性剂改性瓷釉,采用等离子喷涂技术喷涂在Q235钢表面形成耐腐涂层,利用SEM等手段对其微观结构进行了分析和表征,用静态腐蚀实验和电化学腐蚀实验对涂层的耐腐蚀性能进行了研究。研究结果表明,所有涂层在碱性溶液中都基本不腐蚀;所有涂层在酸性溶液中的腐蚀程度都比基体钢板小,且改性剂为NiO的涂层的耐酸腐蚀性能稍优于改性剂为TiO_2的涂层;涂层的耐电化学腐蚀能力要优于基体钢板,且添加NiO的涂层的耐电化学腐蚀性能稍优于添加TiO_2的涂层。搪瓷瓷釉涂层在一定程度上提高了基体钢板的耐腐蚀性能。     

AZ91D镁合金在不同电解液体系中的微弧氧化行为

在3种不同电解液体系中,对AZ91D镁合金表面分别进行微弧氧化处理而得到氧化物陶瓷膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其表面形貌和相组成进行分析,利用划痕仪测试氧化膜与镁合金基底的结合强度,并用电化学工作站分析氧化膜在模拟人体体液中的腐蚀性能.结果表明:在不同电解液体系中所获氧化膜的表面结构和组成不同;随着氧化时间的延长,微弧氧化涂层与基底的结合力先逐渐增加而后趋缓;微弧氧化处理可明显提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能.     

金属陶瓷基体特性对TiAlN涂层微观结构和性能的影响

Ti(C,N)基金属陶瓷是以 TiC、TiN、Ti(C,N)等为基,Ni/Co为粘结剂,并添加 WC、Mo₂C、TaC、VC 等碳化物改善其组织性能,采用粉末冶金方法制备的多相固体材料,具有高红硬性、高耐磨性、低摩擦系数和低热导率,高的化学稳定性等优点。Ti(C,N)基金属陶瓷刀具对高速加工中软钢有很大的优越性:被加工工件表面尺寸精度和光洁度高,可实现以车代磨。在切削加工中,刀具的性能对加工表面质量和加工效率有着重大的影响。涂层具有高的耐磨性、耐热性、高的化学稳定性等优点,可使切削刀具的使用寿命大幅度提高。当前80%–90%以上的切削刀具都会涂层,而这些涂层工艺主要是针对硬质合金而设计的。金属陶瓷被视为硬质合金未来最有潜力的替代品。要实现Ti(C,N)基金属陶瓷对硬质合金的替代,Ti(C,N)基金属陶瓷的可涂层性、涂层过程中的生长机理以及金属陶瓷基体与涂层的匹配性需要系统的研究。涂层与基体材料两者总是相互影响,基体的化学成分与结构会直接影响涂层的形核生长,而涂层的结合强度与硬度等性能直接决定了涂层能否被运用。鉴于此,本文制备了不同WC含量的TiAlN涂层金属陶瓷,并采用微观组织观察、结合强度与纳米压痕检测和切削加工试验研究了不同WC含量的金属陶瓷基体对TiAlN涂层的微观结构与性能的影响。结果表明沉积在不同基体上的TiAlN涂层具有柱状晶粒结构。且随着WC的增加,TiAlN的强度比I₍₁₁₁₎/I₍₂₀₀₎和附着力逐渐增大。当基体中没有WC时,TiAlN涂层的择优取向为（200）晶面。 随着WC的加入,TiAlN涂层的择优取向变为(111)和(200)晶面。涂层与基体的结合强度最大的区别在于基体的微观结构和成分。含15wt% WC的金属陶瓷基体涂层的H/E和H3/E2最高,耐磨性最好。