固态NaCl诱导的TiAlN多层涂层热腐蚀行为研究

采用高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)技术耦合多弧离子镀技术,在钛合金和304不锈钢基体表面沉积高致密TiAlN/Me多层纳米复合膜层,通过SEM、XRD、XPS等方法对涂层的宏微观结构进行表征,在500 ℃高温的固态盐膜环境下,研究不同金属子层种类对涂层高温热腐蚀能力的影响规律．结果表明:TiAlN/Ti多层涂层孔隙率低至0.049 %,以点蚀为主要腐蚀形式的涂层热腐蚀面积占比为2.948%,分别达到304不锈钢和Ti-6Al-4V钛合金基体耐腐蚀能力的24.046和23.041倍．TiAlN/TiAl涂层由于涂层表面缺陷和层间缺陷分布广泛,涂层腐蚀面积占比达到67.090 %．TiAlN/Ti比TiAlN/TiAl多层纳米复合膜层有更优的高温热腐蚀性能．      

40Cr表面TiAlN/TiN复合镀层的滑动摩擦试验分析

采用多弧离子镀工艺在40Cr表面制备了TiAlN/TiN复合镀膜,利用UMT-2摩擦磨损实验机考察了TiAlN/TiN膜层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,应用X射线能谱仪分析了磨痕中心区元素及其含量,通过40Cr基体和TiAlN/TiN膜在摩擦系数和磨损量方面的比较来评价TiAlN/TiN复合膜层的摩擦学性能。结果表明:TiAlN/TiN涂层与基体间的结合力是影响涂层承载能力的主要因素之一,TiAlN/TiN复合镀层的摩擦学性能优于40Cr基体,TiAlN/TiN复合镀层的减摩、耐磨性能优越,并能成功地抵抗磨粒磨损和粘着磨损。     

不同过渡层对CrAlN涂层结构和膜基结合力的影响

为调节CrAlN涂层结构,提高CrAlN涂层的膜基结合力,本文采用等离子体增强磁控溅射系统在316L奥氏体不锈钢表面沉积CrAlN涂层,并在CrAlN涂层与基体之间增加纯Cr、Ti过渡层,对涂层的形貌、成分、相结构和结合力进行对比研究。分别采用XRD、SEM和划痕仪、洛氏压痕仪等表征不同涂层的显微结构和结合性能。结果表明,CrAlN涂层均以立方结构的(Cr,Al)为主,并含有少量AlN与CrN相。以Ti为过渡层的CrAlN涂层中未观察到AlN相,Al/(Al+Cr)原子比最低,结合力最好。     

片状锌铝热固涂层的组成和腐蚀电化学行为

采用X－射线衍射（XRD）和X－射线光电子能谱（XPS）对片状锌铝热固防蚀涂层（Dacromet）的组成进行了测试，采用动电位扫描、恒电流充电法和快速小三角波法对涂层的腐蚀动力学参数进行了测定。结果表明，涂层中片状锌和铝粉末之间的粘合物主要是非晶态Cr2O3，有少量的ZnO、Al2O3、Cr(CO)6等；在NaCl溶液（ω=0.035）中涂层腐蚀电位为－0.76V，腐蚀电流约0.12μA/cm^2，空间电荷层电容约10μF/cm^2，并具有n型半导体性质。     

NiCr-CrAl涂层在900℃硫酸盐中的热腐蚀行为

在镍基铸态高温合金жc6y 上制备了单渗铝涂层和 NiCr-CrAl 涂层。采用热重法及 SEM/EDS、 XRD 和 EPMA 研究了铸态合金和涂层在 900℃熔盐(75wt%Na2SO4 K2SO4)中的热腐蚀行为。结果表明,铸态合金发生灾难性的腐蚀、内氧化和内硫化;单渗铝涂层也遭到严重的腐蚀,涂层丧失了保护能力;NiCr-CrAl 涂层由于 Cr 的有益作用而在一定程度上减缓了热腐蚀的进行。同时对铸态合金和涂层的热腐蚀机制进行了讨论。     

TiAlN/AlON纳米多层涂层组织及性能研究

研究AlON层厚度对TiAlN/AlON纳米多层涂层显微组织和性能影响.使用磁控溅射技术在高速工具钢（W6Mo5Gr4V2）上制备TiAlN/AlON纳米多层涂层,使用X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、通用表面测试仪表征和分析纳米多层涂层的组织和性能.结果表明:在TiAlN模板的作用下,非晶体的AlON转变为晶态,与TiAlN形成共格外延生长,使纳米多层涂层出现了超硬现象.当AlON层厚度为0.81 nm时涂层硬度最高,达到3 769.6 HV,比TiAlN单层涂层显微硬度提高了60.37%;之后随着AlON层厚度增加,硬度下降.当AlON层厚度为0.81 nm时,涂层抗刮性和摩擦磨损性能也达到最好.      

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。     

磁控溅射Cr/CrN/CrAlSiN复合涂层高温氧化行为研究

采用等离子增强磁控溅射(Plasma Enhanced Magnetron Sputtering,PEMS)技术通过改变Al靶功率成功制备了不同Al含量Cr/CrN/CrAlSiN多层纳米复合涂层。本实验先将试样在900℃下保温15 h后随炉冷却至室温,分别采用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)以及能量散射X射线能谱仪(EDS)分析了涂层氧化前后的晶体结构,表、截面形貌及化学元素种类、分布,另外使用原子力显微镜(AFM)表征了涂层的三维形貌与粗糙度。随着Al含量的增加,涂层晶粒尺寸、膜厚度及表面粗糙度均逐渐增大,晶粒沿着CrN(200)晶面呈现出择优取向。氧化后涂层表面形成了致密的Al_2O_3、SiO_2及Cr_2O_3混合氧化物薄膜,可有效抑制氧的进一步扩散。多层涂层对基体具有良好的保护作用,且Al含量为15.18%时,纳米复合涂层的综合性能最佳。     

溅射功率对CrN涂层机械和耐腐蚀性能的影响

为实现通过反应磁控溅射功率调控CrN涂层的机械和耐腐蚀行为,研究了溅射功率对CrN涂层化学成分、微观结构、机械性能及耐腐蚀性能的影响.结果表明,随着溅射功率的增大,CrN涂层生长结构由致密的层状逐渐转变为稀疏的柱状,且Cr/N原子数比随之降低,诱导涂层由hcp-Cr₂N和fcc-CrN的混合相向fcc-CrN单相转变.CrN涂层显著提高了钢基体的硬度和耐腐蚀性能,且增加溅射功率可以提高CrN涂层的硬度和耐摩擦磨损特性,但受生长结构的影响,涂层的耐腐蚀性能在低溅射功率制备条件下更优异.     

调制比对TiB2/TiAlN纳米多层膜结构和机械性能的影响

利用射频磁控溅射技术在室温下合成了具有纳米调制周期的TiB2/TiAlN多层膜.分别采用X射线衍射仪(XRD)、表面轮廓仪、纳米力学测试系统和多功能材料表面性能实验仪分析了调制比对TiB2/TiAlN纳米多层膜结构和机械性能的影响.结果表明:大部分多层膜的纳米硬度和弹性模量值均高于两种个体材料混合相的值,在调制比为t ...     

多弧离子镀沉积TiAlN/TiN多层膜的结构与性能

为研究调制周期对薄膜结构和性能的影响,采用多弧离子镀技术在高速钢上制备TiAlN/TiN多层膜,通过改变调制周期制备了不同层数的TiAlN/TiN多层膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、XP-2台阶仪、X线衍射仪(XRD)和维氏硬度计对薄膜的表面形貌、厚度、物相结构和硬度进行测量,并对实验结果进行分析和讨论.结果表明:TiAlN/TiN多层薄膜中膜层的择优生长方向主要表现为Ti Al N相的(0010)取向;调制周期的改变对薄膜的沉积速率基本没有影响;随着调制周期的减小,样品的表面质量提高,显微硬度明显变大.     

CrN/Cr涂层对Ti22Al26Nb合金的高温防护研究

采用电弧离子镀技术在O相Ti22Al26Nb合金表面镀覆CrN以及CrN/Cr涂层并研究了其在800和900℃空气中的等温氧化行为,结果显示O相钛合金表面施加单一的CrN涂层后,涂层表面在氧化时形成了保护性的氧化膜Cr2O3层,因此合金受到了良好的高温防护,但是涂层和基体合金之间发生了明显的互扩散;在CrN涂层和钛合金基体之间施加纯Cr扩散障层后形成的CrN/Cr涂层,其表面除了象单一CrN涂层那样氧化后形成了一层连续、致密、结合良好的保护性氧化膜Cr2O3层外,还能有效的抑制涂层与基体合金之间的互扩散,此外扩散障Cr层的存在使得靠近其基体的晶粒也出现了长大现象。     

离子束辅助沉积法制备TiAlN/TiB2纳米多层膜的研究

运用离子束辅助沉积法(IBAD)制备了一系列具有不同调制比例的TiAlN/TiB2纳米多层膜,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米压痕等表征手段研究了薄膜调制比例对其硬度、内应力和膜基结合力等力学性质的影响.结果表明:随着调制比例从8∶1变化到25∶1,多层膜的硬度在29～34 GPa之间变化,所有多层膜的硬度均高于TiAlN和TiB2两种各体层材料通过混合法则得的结果,结合XRD结果分析认为,TiAlN(111)择优取向是薄膜硬度升高的一个重要原因.     

定向凝固合金DZ466在涂 NaCl/Na2 SO4盐条件下热腐蚀行为

采用涂NaCl/Na2 SO4盐方法研究了DZ466合金在850℃和950℃条件下热腐蚀行为.结果表明：合金的腐蚀层包括三个区域,最外层为( Ni,Co) O氧化物层,次外层为尖晶石结构氧化层( Ni,Co) Cr2 O4,内层为内腐蚀层,850℃时该层为Ni3 S2,而950℃时除Ni3 S2外,在靠近次外层还形成内氧化Al2 O3;在850℃和950℃时合金的热腐蚀机制相同,氧化膜连续性的破坏,是合金遭受热腐蚀的主要原因;热腐蚀增重曲线均符合抛物线规律,其速率常数分别为3.1×10-11 g2·cm-4·s-1和1.5×10-9 g2·cm-4·s-1,热腐蚀激活能分别为179.2 kJ·mol-1和138.3 kJ·mol-1.     

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).     

盐雾对喷锡和化金印制电路板腐蚀行为的影响

采用交流阻抗谱研究热风整平无铅喷锡处理印制电路板( PCB-HASL)和无电镀镍金电路板( PCB-ENIG)在盐雾环境下的电化学腐蚀行为,并结合体式学显微镜、扫描电镜、X射线能谱等手段分析两种不同表面处理工艺电路板的腐蚀产物形貌、组成和镀层失效机制. 结果表明:盐雾环境下,PCB-HASL和PCB-ENIG均发生严重腐蚀;镀Sn层开始发生局部腐蚀,随后几乎整个表面都发生腐蚀,出现类似均匀腐蚀的现象,镀金板主要发生微孔腐蚀. 在PCB-HASL腐蚀过程中,Cl-的侵蚀作用促进Sn层的腐蚀,后来由于逐渐形成大量的覆盖在镀层表面的腐蚀产物,使得腐蚀速率降低;而在PCB-ENIG腐蚀过程中,微孔处形成含Cl-电解质薄液层,Ni与Au构成腐蚀电偶,从而加速Ni的腐蚀,最终使Cu基底裸露,造成电路板失效.     

天然气脱硫系统中热稳定盐的形成、危害及防控措施

天然气胺液脱硫过程中,热稳定盐的形成会使天然气脱硫装置中出现设备材料腐蚀、过滤器频繁更换、胺液起泡以及有效胺量减少等一系列运行问题,进而增加脱硫装置的维护费用。但是,中国天然气企业对热稳定盐的生成及其影响的重视不够,对热稳定盐的防控效果有限。为此,对热稳定盐进行了详细总结,将热稳定盐分成反应生成盐和外来携带盐2大类,列出10余种常见来源并描述热稳定盐的3种形成机理,讨论热稳定盐对脱硫系统的5种危害,并重点介绍了热稳定盐的5种常规防控方法和4种重要的胺液除盐再生技术,为天然气企业提供脱硫过程中热稳定盐的防控参考信息及技术指导。     

Al/Ti对磁控溅射TiAlN膜层结构、硬度和摩擦性能的影响

采用磁控溅射技术在炮钢基材表面制备不同Ti靶电流的TiAlN膜层。利用激光共聚焦、X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪、多功能材料表面性能测试仪、蔡司显微镜等检测方法,研究不同Al/Ti对TiAlN膜层的粗糙度,相结构、纳米硬度、摩擦性能的影响。结果表明:磁控溅射沉积TiAlN膜层光滑致密,无大液滴,以TiN(200)、(220)为主相择优生长。Al/Ti比值为1.32时,薄膜硬度处于峰值区,纳米硬度最高可达19GPa。Al/Ti比值为0.87时硬度略微降低,但表面粗糙度最小为0.029μm,摩擦系数保持稳定最低为0.4723左右。Al/Ti比值为0.87时,表现出较好的抗磨损性能。     

N2分压对抗菌TiN/Cu纳米复合涂层的综合性能影响

人体组织对植入物磨损碎片和腐蚀产物产生的异物反应以及细菌感染是导致植入物失败的主要因素。为了解决这些问题,本文采用电弧离子镀系统通过不同N₂分压的工艺参数设置,在304不锈钢上制备获得一系列抗菌TiN/Cu纳米复合涂层沉积,分别命名为TiN/Cu-x（x = 0.5,1.0,1.5 Pa）。X射线衍射分析、能量色散X射线光谱和扫描电镜分析结果表明,N₂分压决定了TiN/Cu纳米复合涂层的Cu含量、表面缺陷和微晶尺寸,进一步影响了其综合能力。TiN/Cu涂层的硬度和耐磨性随着微晶尺寸的增加而增强。在表面缺陷、微晶尺寸和铜含量的协同作用下,TiN/Cu-1.0和TiN/Cu-1.5涂层具有优异的耐腐蚀性。此外,生物试验证明,所有TiN/Cu涂层均无细胞毒性,抗菌能力强。其中,TiN/Cu-1.5涂层显著促进了细胞增殖,有望成为一种新型抗菌、耐腐蚀、耐磨的医疗植入物表面涂层。     

AlTiSiN/AlCrSiN纳米多层复合涂层的结构及性能研究

以AlTiSi合金和AlCrSi合金为靶材料,采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层,系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层的形貌和相结构,用显微硬度计和摩擦磨损仪测量了涂层显微硬度和摩擦系数.结果表明:氮气压强对涂层微结构和性能具有较大影响,涂层是以NaCl型TiN和CrN相结构为主的多晶材料.由于多元素掺杂导致复合涂层的衍射峰与纯TiN和CrN衍射峰位相比发生一定的偏移.随着氮气压强的增大,涂层的衍射峰强度逐渐降低并宽化,说明随着氮气压强的增大晶粒尺寸减小.涂层表面的颗粒污染和沉积气压密切相关,随气压增加污染颗粒尺寸逐步减少,涂层表面粗糙度降低;当氮气压从2.0Pa增加到4.0Pa时涂层的硬度值由2437.9HK逐渐增大至3221.5HK;涂层摩擦学性能也和氮气压密切相关,当氮气压强低于3.0Pa时,平均摩擦系数约0.410;而在氮气压强高于3.0Pa后,平均摩擦系数逐渐降至0.258.