阴极等离子电解沉积技术简介及其研究进展

阴极等离子电解沉积是一种将传统电解和等离子体相结合的表面处理与材料制备技术,与传统的表面处理技术相比,该技术在能量消耗、制备速率、沉积层表面致密度、与基体结合力等方面均有大幅度改善,因此备受关注。概述了阴极等离子电解沉积的基本机理,包括电压-电流的演变过程、气体鞘层的形成过程、等离子体的演变规律和金属离子的沉积现象等,在此基础上讲解了阴极等离子电解沉积的技术优势。针对阴极等离子电解沉积过程中复杂的影响因素,分析并探讨了电压、占空比、时间等电参数以及酸含量、添加剂、电解液浓度等溶液参数对阴极等离子电解沉积的影响规律。在此基础上,重点综述了近年来阴极等离子电解沉积在多个领域的研究进展,包括先进陶瓷涂层、金属涂层以及复合涂层的制备,纳米电催化剂、纳米微球、中空微球和石墨烯等功能材料的合成以及渗碳、渗氮等领域的应用等。最后总结并展望了阴极等离子电解沉积在涂层领域的发展方向以及催化剂、石墨烯等其他新型领域的研究前景。

金属－氧化膜的电化学研究──金属腐蚀与防护基础理论研究的突破点

金属－氧化膜的电化学研究──金属腐蚀与防护基础理论研究的突破点ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｔＭｅｔａｌ－ＯｘｉｄｅＦｉｌｍ￥何业东，朱日彰（北京科技大学表面科学与腐蚀工程系，北京１０００８３）一、问题的提出２１世纪将是向材料...

氧化物薄膜促使镍铬合金高温选择氧化的研究

表面沉积Ｙ２Ｏ３，薄膜可以促使Ｎｉ－１５％ｃｒ合金在１０００℃空气中生成Ｃｒ２Ｏ３，选择性氧化膜，氧化量下降约２０倍，而沉积Ａｌ２Ｏ３，薄膜仅在较短的时间内使合金的局部表面生成Ｃｒ２Ｏ３选择性氧化膜。从沉积氧化物薄膜对Ｃｒ２Ｏ３氧化膜的生核及生长过程的作用，对氧扩散的阻挡作用，以及氧化物薄膜与Ｃｒ２Ｏ３氧化膜掺杂后引起氧化膜中传质过程和应力状态的变化，分析了氧化物薄膜促使镍铬合金在较低铬含量下发生高温选择氧化的机理。

熔盐膜电解渗涂

熔盐膜电解渗涂采用微型电解池,有利于克服熔盐浴电解渗涂的某些缺点。熔盐膜盐铝有三种类型:阳极不可溶;阳极可以提供铝;无电解渗铝。熔盐中的歧化反应3AlCl AlCl_3+2Al实际上是电极反应的后置转换反应,在渗涂过程中起提供铝原子的作用。熔盐膜是一种由液、固两组成的分散体系,对流受到限制,传质仅依靠扩散和电迁移。电解过程受浓差控制,电极易极化,有利于多元共渗。已实现Al～Cr、Al-Si、Al-Mn、Al-Ce、Al-Y共渗。

纳米铝金属间化合物涂层的研究进展

总结了采用低温震动法快速制备纳米铝金属间化合物涂层的研究进展。归纳了该纳米涂层形成的规律和抗高温腐蚀的性能；分析了该纳米涂层的形成机理以及具有优异抗高温腐蚀性能的原因：展望了该纳米涂层的制备技术和涂层体系的发展前景。

氧化物在氧梯度下分解与传输的电化学模型及其在金属和合…

当氧化物处于氧的梯度下时，可以构成自发的氧浓差电池，有可能导致氧化物的分解与传输，其分解与传输的程度取决于电池中的控制步骤和氧化物的性质。金属与合金氧化的许多现象可由此模型得到解释。例如，孔洞在氧化物中形成所产生的氧化物的分解与传输及对氧化动力学的影响；在氧梯度下多组元氧化物的分层现象；稀土等活性元素对氧化物的分解与传输的影响等。

燃煤火电厂锅炉“四管”的高温腐蚀

燃煤火电厂锅炉的高温腐蚀主要发生在受热面的“四管” ,即水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管 .腐蚀的主要类型是硫腐蚀、氯腐蚀、水蒸汽腐蚀和钒腐蚀 .本文综述了燃煤火电厂锅炉存在的典型高温腐蚀现象和机理 。

无取向硅钢磷酸盐环保绝缘涂层制备工艺

系统研究了环保型无取向型电工钢板绝缘膜的电工性能.采用水、磷酸二氢铝、苯-丙乳液作为涂料的主要原材料,综合SEM、能谱、XRD、盐雾实验、硬度和附着性能的试验结果,得到制备电工钢绝缘涂料的最佳原料质量比为水:Al(H2PO4)3:苯-丙乳液=25:10:5.在该最佳配比条件下电工钢片的层间电阻基本保持在500(Ω.mm2)/片以上,附着性、耐蚀性能良好,表明磷酸盐环保涂料是一种优良的电工钢绝缘涂料.

阴极气膜微弧放电沉积ZrO_2-Y_2O_3陶瓷涂层

采用阴极气膜微弧放电沉积制备ZrO2 Y2 O3陶瓷涂层 ,利用水溶液中阴极气膜放电产生的等离子体的能量 ,使在阴极表面形成的沉积物直接烧结为陶瓷涂层。研究了沉积涂层的影响因素和涂层形貌及结构。SEM ,EDS和XRD分析结果表明 ,获得的ZrO2 Y2 O3陶瓷涂层表面光滑、与基体结合致密、成分和相结构均匀 ,是一种由Y2 O3部分稳定的ZrO2 陶瓷涂层。通过测试阴极气膜放电过程中电流随时间的变化以及电位在两电极间分布 。

火焰热解喷涂Al_2O_3-Y_2O_3陶瓷涂层

采用火焰热解喷涂方法，以Ａｌ（ＮＯ３）３和Ｙ（ＮＯ３）３为源物质，在敞开的大气环境中，在不锈钢基板上获得了具有一定厚度的Ａｌ２Ｏ３Ｙ２Ｏ３复合氧化物陶瓷涂层。在１２７３Ｋ空气中的恒温氧化结果表明，涂层有效地促进了基体中铬元素的选择氧化，并提高了不锈钢的抗高温氧化性能。

合金选择氧化理论研究进展

综述了合金选择氧化理论的发展状况,分析了WAGNER对合金氧化理论的重要贡献,同时还探讨了WAGNER的合金内/外氧化转变理论和合金选择氧化理论在深入研究中所表现出的局限性以及两理论在逻辑上产生的矛盾。大量的实验结果表明,合金的氧化从表面开始,合金表面氧化物的形核与长大的行为决定合金是否发生内氧化。由此,提出了合金由外氧化向内氧化转变的模型,该模型有助于解释更多的实验现象,但还需要深入研究。

溶胶-凝胶复合料浆热压滤法制备Al_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3复合涂层

在Fe-18Cr-8Ni不锈钢表面涂覆由纳米α-Al2O3颗粒、微米ZrO2-8wt%Y2O3(YSZ)颗粒和Al(OH)3-Y(OH)3溶胶-凝胶(sol-gel)组成的复合料浆层,采用热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层。为了匹配陶瓷涂层和金属基体间的热膨胀系数,采用sol-gel法在两者之间施加一层ZrO2-8wt%Y2O3过渡层。SEM分析结果表明,获得的陶瓷涂层厚度大于30μm,无裂纹。XRD分析结果表明,该陶瓷涂层主要由t-Zr0.92Y0.08O1.96和α-Al2O3以及少量t-ZrO2和γ-Al2O3相组成。900℃高温氧化实验结果表明,Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层能够有效提高Fe-18Cr-8Ni基体的抗高温氧化和抗剥落性能。

喷丸与ZrO_2/Al_2O_3叠层对Cr_5Mo合金高温氧化性能的影响

采用喷丸处理及溶胶 凝胶工艺涂覆ZrO2/Al2O3叠层对Cr5Mo合金进行了表面处理,研究了不同处理的合金试样在600℃空气中的高温氧化性能。从SEM,XRD及氧化动力学分析结果发现,喷丸处理不能使Cr5Mo合金表面形成保护性的氧化铬膜,反而促进了Cr5Mo合金的高温氧化,其氧化增重与氧化剥落速率最高;ZrO2/Al2O3叠层通过稀土效应改变了氧化膜的生长机制,降低了氧化铬膜的生长速率,促进了合金表面铬的选择氧化,起到了优异的保护作用,大大提高了合金的抗高温氧化性能。

金属氧(硫、碳、氮)化物单位体积标准生成自由能图

根据文献中的热力学数据及相关的密度数据，计算了金属氧化物（硫化物、碳化物、氮化物）的单位体积标准生成自由能变化，并绘制了相应的ΔＧＶ—Ｔ图。由于单位体积生成自由能变化是生成氧化物（包括硫化物、碳化物、氮化物）新相的唯一过程驱动力，在判断合金选择氧化（硫化、碳化、氮化）的可能性时，单位体积标准生成自由能变化将提供一项重要的基础性数据。

温度对氢气还原热轧碳钢表面氧化皮的影响

热轧碳钢BRC3表面氧化皮由最外Fe2O3层、中间Fe3O4层及最内FeO层组成,Fe3O4层与FeO层的厚度比约1∶3。在氧化皮的加热过程中,加热温度低于500℃,氧化皮的成分及结构保持不变;加热温度升高至600℃,FeO层内有大量Fe3O4析出;加热温度为700℃,氧化皮中只存在单一的FeO层。在氢还原过程中,还原温度为400℃时,仅有表层很小一部分氧化皮被还原,当还原温度为500℃时,氧化皮完全被还原为金属铁;但当还原温度升高至600及700℃时,还原效果反而略有下降。

低碳钢表面抛丸加速制备纳米铝化物涂层的研究

将粉末包埋渗铝与抛丸过程相结合,在440-600℃相对较低的温度范围内,在低碳钢表面制备纳米结构的铝化物涂层。涂层为单层结构,均匀致密,呈现纳米结构特征,晶粒尺寸20nm左右。涂层由富铝相Fe-Al化合物组成,主要有-ηFe2Al5相和少量的-θFeAl3相和-βFeAl相。合金球的冲击作用导致表面纳米化,加速表面原子扩散过程,使铝化物涂层可以在相对较低的温度下形成。

预处理对铝箔在HCl-H_2SO_4溶液中电蚀行为的影响(英文)

将高压铝电解电容器用铝箔在40℃的0.5 mol/L H_3PO_4或40℃的0.125 mol/L NaOH溶液中进行浸泡预处理,再在80℃的1 mol/L HCl+2.5 mol/L H_2SO_4电解液中进行直流电解腐蚀。采用动电位极化法研究预处理对铝箔点蚀电位和腐蚀电位的影响;用恒电位极化法和扫描电镜(SEM)研究了预处理对铝箔表面亚稳孔萌生速率的影响;用SEM和交流阻抗(EIS)研究了预处理对腐蚀箔表面、横截面形貌及电化学行为的影响;用A/D模块采集了电解腐蚀初期槽电压—时间瞬时曲线。结果表明:预处理促进了铝箔表面活化,有助于电蚀时Cl^-在铝箔表面的吸附、扩散和迁移,提高亚稳蚀孔萌生率及稳定蚀孔和隧道微孔的密度,从而导致腐蚀箔比表面积和比电容增加。

氮化硅张力涂层对取向硅钢性能的影响

采用反应磁控溅射技术在取向硅钢片表面制备了氮化硅(Si3N4)张力涂层。通过实验研究反应磁控溅射时间、高温退火温度和实验气氛对硅钢铁损以及涂层附着性的影响。研究表明,反应磁控溅射技术在硅钢表面溅射氮化硅张力涂层可有效的降低硅钢的铁损,且各种工艺条件对硅钢的铁损和涂层的附着性影响很大。在氮气和氩气气氛中,经过5min反应磁控溅射氮化硅,然后在氢气和氮气的气氛中,820℃下进行高温退火时,取向硅钢的铁损可降低18%。

TC4合金表面微弧氧化制备抗高温氧化涂层

目的寻求最佳的微弧氧化工艺参数,提高钛合金的高温抗氧化性能。方法进行3因素3水平正交试验(3因素包括电压、氧化反应时间和电解液浓度),通过XRD和SEM表征微弧氧化涂层的物相和显微结构,采用650℃×100 h循环氧化试验评价涂层的抗高温氧化性能,最终利用极差分析法分析各因素对涂层试样氧化增重的影响主次,并得到最优参数组合。利用回归分析建立氧化增重与试验各参数之间的数学模型,并分析模型的显著性。结果不同工艺参数下制得的微弧氧化涂层表面形貌特征不同,涂层物相以金红石相和锐钛矿相二氧化钛为主。3个因素对涂层抗高温氧化性的影响由大到小依次为:电压>时间>电解液浓度。建立的氧化增重W与各参数(电压V、反应时间t、电解液浓度E)间的二次函数方程模型为:W=0.008 39(V-396.6)+0.1698t-64.5E-0.000 108(V-396.6)2-0.0044t2+700E2+0.0017。结论最佳参数组合为:电压480 V,时间25 min,电解液浓度0.04 mol/L。通过回归分析得到的氧化增重与各参数间的数学模型显著。

金属高温硫化研究进展

本文回顾了金属高温硫化研究的发展概况，归纳了所取得的重要结果，探讨了今后的发展方向。