沉积温度对水热电泳沉积硅酸锆涂层显微结构和性能的影响

以硅酸锆粉体为原料,异丙醇为溶剂,采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料基体表面制备了硅酸锆外涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对涂层的晶相结构和微观形貌进行表征。研究了沉积温度对硅酸锆涂层沉积量及显微结构的影响,及不同沉积温度下涂层的沉积动力学,同时测试了涂层的抗氧化性能。结果表明:在353～413K范围内,水热沉积温度对涂层的显微结构有较大影响;涂层的沉积量随温度升高而增加;涂层的沉积规律受硅酸锆带电粒子扩散迁移所控制;涂层的沉积活化能为25.45kJ/mol;所制备的涂层试样在空气中氧化25h后,失重率小于2%。

水热温度对SiC-C/C复合材料表面水热电泳沉积MoSi_2抗氧化涂层的影响

采用水热电泳沉积法和固相渗透法在C/C复合材料表面制备了MoSi2/SiC复合抗氧化涂层。分别采用X射线衍射、扫描电子显微镜和等温静态氧化实验对复合涂层的晶相组成、显微结构和抗氧化性能进行了表征。主要研究了水热电泳沉积温度对MoSi2外涂层显微结构及高温抗氧化性能的影响,重点分析了涂层试样在1500℃和1630℃下的静态氧化行为及失效机理。结果表明:外涂层主要由MoSi2和少量MoO3晶相组成。外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着水热温度的升高而提高。MoSi2/SiC复合涂层具有较好的抗氧化和抗热震能力,在1 500℃下有效保护基体320 h同时经历17次1 500℃与室温之间的热循环后,氧化失重率仅为1.07%;在1630℃下氧化88 h后失重率为2.17%。复合涂层在1 630℃下的氧化失效主要是由于经过长时间氧化后SiO2玻璃膜层不能及时有效填补涂层中的缺陷,涂层试样在热循环过程中产生了贯穿性的孔洞导致的。

水热电泳沉积功能陶瓷涂层技术的研究进展

水热电泳沉积技术结合了水热法和电泳沉积法的优点,是近几年发展起来的制备功能涂层的重要工艺技术,有着良好的应用前景。详细介绍了水热电泳沉积技术的原理、影响沉积工艺的因素,概述了水热电泳沉积动力学并总结了该技术在制备功能陶瓷涂层上的应用。指出水热电泳沉积技术是很有发展前景的涂层制备工艺;在进行水热电泳沉积应用研究的同时,应进一步开展其理论研究,探索水热电泳沉积技术的原理,建立合理的具有指导意义的理论及数学模型。

水热电泳沉积法制备C-AlPO_4高温抗氧化涂层及其表征

采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料表面制备了均匀的方石英型磷酸铝(C-AlPO4)高温抗氧化涂层。借助XRD和SEM对涂层的晶相组成和显微结构进行了表征。分析了C-AlPO4粉体在悬浮介质中的荷电机理,考察了C-AlPO4粉体在有机悬浮液中的分散稳定性;通过正交实验得到了C-AlPO4涂层的优化制备工艺;研究了此工艺条件下制备涂层的晶相、显微结构及抗氧化性能。结果表明:C-AlPO4由于吸附有机介质分子离解出的H+而荷正电,其悬浮液的分散稳定性在异丙醇中最好;制备C-AlPO4涂层的优化工艺条件为沉积电压220V,沉积时间25min,沉积温度100℃;抗氧化性能测试表明优化工艺条件下所制备的C-AlPO4涂层具有较好的抗氧化性能和抗热震能力,在1500℃的空气气氛下氧化37h后,涂层试样的失重率仅为0.53%。

沉积电压对SiC-C／C复合材料表面水热电泳沉积SiCn-MoSi2复合抗氧化涂层的影响

采用水热电泳沉积法在SiC-C/C复合材料表面制备纳米碳化硅和二硅化钼的复相(SiC_n-MoSi_2)抗氧化涂层.分别采用XRD和SEM等测试手段对涂层的晶相组成和显微结构进行了表征.主要研究了沉积电压对涂层显微结构及高温抗氧化性能的影响,分析了涂层试样在1500℃下的静态氧化行为及热循环失效机理.结果表明:外涂层主要由MoSi_2和β-SiC晶相组成.当沉积电压为100～180V时,外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着沉积电压的升高而提高.沉积电压过高(220V)时,复合涂层中出现裂纹等缺陷,涂层的氧化保护能力相应减弱.抗氧化性能测试表明复合涂层可在1500℃的静态空气中有效保护C/C复合材料346h,失重率仅1.41wt%.涂层的高温失效是由于涂层试样在热循环过程中产生了贯穿性裂纹导致的.

沉积电压对水热电泳沉积硅酸钇涂层显微结构的影响

采用水热电泳沉积法在SiC-C/C复合材料SiC内涂层表面制备了硅酸钇抗氧化外涂层,并借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对涂层的相组成及显微结构进行了表征。讨论了沉积电压对硅酸钇涂层沉积量及显微结构的影响,并研究了不同沉积电压下涂层沉积量与时间的关系,同时测试了涂层试样的抗氧化性能。研究结果表明,随着沉积电压的升高,涂层的沉积量有所增加,涂层的致密性和均匀性也逐渐得到改善。当电压为210V时达到最佳,继续升高沉积电压,涂层的均匀性变差,当沉积电压为240V时,涂层出现明显开裂;不同沉积电压下涂层沉积量随时间呈抛物线变化;涂层在1500℃静态空气中经过10h氧化后,失重仍然小于2%。

工艺因素对水热电泳沉积硅酸钇涂层显微结构的影响

采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料表面制备了硅酸钇抗氧化外涂层。研究了沉积电流密度和低温热处理对硅酸钇涂层的影响。采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的相组成和显微结构进行了表征。结果表明:采用声化学法制备的硅酸钇微晶颗粒尺寸为25～40nm。随着沉积电流密度增加,硅酸钇涂层均匀性、致密性先逐渐增加后降低。当电流密度超过0.04A/cm2时会导致涂层表面开裂。进行低温热处理,涂层表面硅酸钇纳米晶出现熔融现象;随热处理温度增加,涂层表面呈现玻璃化趋势。当热处理温度达1200℃时,表面完全熔融,形成致密的硅酸钇玻璃层。涂层在1500℃静态空气中,经过氧化10h后,失重仍然小于2%。

C/C复合材料表面水热电泳沉积SiC_n/SiC复合抗氧化涂层研究

采用水热电泳沉积法在SiC-C/C复合材料表面制备纳米碳化硅(SiCn)涂层.采用XRD和SEM对涂层的晶相组成、表面和断面的微观结构进行了表征.主要研究了水热沉积温度对涂层的结构及高温抗氧化性能的影响,并分析了涂层试样在1600℃的高温氧化气氛下失效行为.结果表明:纳米碳化硅涂层主要由β-SiC组成.涂层的致密程度和厚度随着水热沉积温度的升高而提高.随着水热温度的提高,涂层试样的抗氧化性能也有明显的提高.在120℃水热沉积温度下制备的涂层试样可在空气气氛1500℃下有效保护C/C复合材料202h,而氧化失重仅为2.16×10-3g/cm2.在1600℃下氧化64h后失重为3.7×10-3g/cm2.其高温失效是由于长时间的氧化挥发后表面SiO2膜不能完全封填表面缺陷,内涂层中产生了贯穿性的孔隙所致.

水热电泳沉积法制备硅酸钇涂层(英文)

以声化学法合成的纳米硅酸钇粉体为原料,异丙醇为溶剂,碘为荷电介质,采用水热电泳沉积方法在SiC-C/C复合材料表面制备出硅酸钇涂层,借助XRD和SEM对涂层的晶相组成、表面和断面的微结构形貌进行了表征,重点研究了水热电泳沉积温度对涂层结构及抗氧化性能的影响.结果表明,涂层中以Y2Si2O7为主晶相,涂层的厚度和致密性随着水热温度的增加而提高;与包埋法制备的SiC涂层相比,水热电泳沉积制备的硅酸钇复相涂层具有更好的抗氧化性能,涂层试样在1 500 ℃的空气气氛下氧化35 h后失重为0 .32×10-3g/cm3.

水热温度对SiC–C/C复合材料表面水热电泳沉积SiCn–MoSi2复合抗氧化涂层的影响

采用水热电泳沉积法在SiC–C/C复合材料表面制备了纳米碳化硅和二硅化钼的复相(SiCn–MoSi2)抗氧化涂层。采用X射线衍射和扫描电子显微镜等对制备涂层的晶相组成、表面及断面微观结构进行了表征。研究了水热温度对制备涂层的结构及高温抗氧化性能的影响,分析了涂层在1 600℃静态氧化行为及失效机理。结果表明:外涂层主要由MoSi2和β-SiC晶相组成。复相外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着水热温度的升高而提高。SiCn–MoSi2/SiC复合涂层具有较好的抗氧化和抗热震能力,在1 600℃氧化80 h后氧化质量损失为3.6×10–3 g/cm2。复合涂层在1 600℃的氧化失效主要是由于经过长时间氧化后SiO2玻璃膜层不能及时有效填补涂层中的缺陷,涂层中出现贯穿性的裂纹和孔洞导致的。

水热电泳沉积法制备硅酸钇涂层

以声化学法合成的纳米硅酸钇粉体为原料,异丙醇为溶剂,碘为荷电介质,采用水热电泳沉积方法在SiC-C/C复合材料表面制备硅酸钇涂层。借助XRD和SEM对涂层的晶相组成、表面和断面的微结构形貌进行表征。重点研究了水热电泳沉积温度对涂层结构及抗氧化性能的影响。结果表明涂层中以Y2Si2O7为主晶相,涂层的厚度和致密性随着水热温度的增加而提高。与包埋法制备的SiC涂层相比,水热电泳沉积制备的硅酸钇复相涂层具有更好的抗氧化性能。涂层试样在1500℃的空气气氛下氧化35 h后失重为0.32×10-3g/cm3。

水热沉积电压对ZrSiO_4抗氧化涂层显微结构及抗氧化性能的影响

以硅酸锆粉体为原料,异丙醇为溶剂,碘为荷电介质,采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料基体表面制备了硅酸锆外涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对涂层的晶相结构和微观形貌进行表征。研究了水热电泳沉积电压对涂层的显微结构及高温抗氧化性能的影响,并分析了涂层试样在1773 K下静态空气中的氧化行为。结果表明:电泳沉积电压在160～200 V范围内,复合涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着沉积电压的升高而提高。但沉积电压过高(220 V),复合涂层中出现微裂纹等缺陷,此时涂层的抗氧化性能下降。沉积电压控制在200 V时所制备的复合涂层可在1773 K静态空气中有效保护C/C复合材料332 h,氧化失重率仅为0.2%,相应的氧化失重速率稳定在48.3μg.cm-2.h-1的极低水平。

水热温度对碳/碳复合材料表面HAp/壳聚糖生物复合涂层的影响

以声化学法合成的纳米羟基磷灰石(HAp)为起始原料,以异丙醇作为分散介质,采用水热电泳沉积法在经壳聚糖(CS)溶液改性后的碳/碳复合材料(C/C)表面沉积HAp/CS生物复合涂层。重点研究水热温度对复合涂层晶相、形貌的影响及涂层的沉积动力学机理。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱分析仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的涂层进行表征。结果表明:随着水热温度的升高,涂层表面由微晶疏松结合的多孔结构向紧密结合的多孔结构转变,涂层的内聚力增强;涂层的沉积速率随水热温度的升高而增加,涂层的沉积活化能为43.58kJ/mol。

水热温度对玻璃纤维增强HAp-CS涂层的影响

为了制备出结合强度较好的生物涂层,采用水热电泳法在碳/碳复合材料表面成功制备了玻璃微纤维增强的羟基磷灰石——壳聚糖(g(f)/HAp-CS)复合涂层,用x-射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、红外傅里叶变换分析仪等测试手段对涂层进行了测试和表征,主要研究了水热沉积温度对复合涂层中HAp晶相和涂层显微结构的影响以及HAp涂层的沉积动力学.结果表明:采用玻璃微纤维增强的HAp-CS涂层,致密性和均匀性有了很大提高,显著减少了复合涂层表面的裂纹;随着水热温度的升高,涂层中HAp的衍射峰逐渐增强,表面形貌得到了有效改善,涂层的致密性和均匀性显著提高;涂层的沉积速率随水热温度的升高而加快,其沉积活化能为14.63kJ/mol.

水热温度对C-AlPO_4-莫来石复合涂层显微结构及抗氧化性能的影响

采用水热电泳沉积法在SiC-C/C复合材料表面制备方石英型磷酸铝和莫来石的复相(C-AlPO4-莫来石)抗氧化涂层。借助X射线衍射、扫描电子显微镜和等温静态氧化实验对复合涂层的晶相组成、显微结构和抗氧化性能进行了表征与测试。研究了水热温度对C-AlPO4-莫来石涂层显微结构的影响,分析了复合涂层在1773K下的氧化行为。结果表明353～413K范围内,当水热温度为393K时制备的涂层致密均匀。C-AlPO4-莫来石复合涂层具有较好的抗氧化性能,在1773K氧化348h后失重率仅为1.45%,氧化失重速率稳定在0.33mg/(cm2.h)的极低水平。复合涂层在1773K下的氧化能力下降主要是由于长时间氧化后偏磷酸盐和硅酸盐玻璃层不能及时有效地填补涂层中的缺陷,涂层试样在高温下产生了较多贯穿性孔洞。

碳/碳复合材料表面纳米HAp/壳聚糖生物复合涂层的制备

以声化学法合成的纳米羟基磷灰石(HAp)为起始原料,以异丙醇作为分散介质,采用水热电泳沉积法在经壳聚糖(CS)溶液改性后的碳/碳复合材料(C/C)表面沉积纳米HAp/CS生物复合涂层。重点研究了水热条件下沉积电压对复合涂层的晶相组成、形貌和结构的影响规律。采用X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱分析仪(FTIR)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对所制备的涂层进行表征。结果表明:随着沉积电压的升高,涂层更加致密和均匀;同时水热环境有利于纳米HAp晶粒的生长,制备出的HAp/CS复合涂层不需要后续热处理。

水热沉积电压对C-AlPO_4涂层显微结构的影响

以方石英型磷酸铝(C-AlPO4)粉体为原料,异丙醇为溶剂,碘为荷电介质,采用水热电泳沉积方法在涂有SiC涂层的碳纤维增强碳(C/C–SiC)复合材料表面制备了C-AlPO4外涂层。借助X射线衍射和扫描电镜表征了涂层的晶相组成和显微结构。研究了沉积电压对C-AlPO4涂层显微结构的影响,并测试了涂层的抗氧化性能。结果表明:在180～220V范围内,水热沉积电压对涂层的显微结构有较大的影响,220V时制备的涂层致密均匀。涂层的沉积量以及涂层与基体的结合强度随着沉积电压的升高而增加;单位面积沉积量与时间的二次方根之间符合线性关系。与包埋法制备的SiC涂层相比,水热电泳沉积法制备的C-AlPO4涂层具有更好的抗氧化性能,涂层样品在1500℃的空气中氧化37h后质量损失仅为0.53%。

生物材料中基体及涂层材料的理论研究与进展

背景:在生物材料特别是生物涂层领域的研究中,寻找一种既具有优良生物性能又具有良好力学性能的基体材料并以适当的方法制备出表面均匀致密、结合力较高的涂层是限制人工假体能否真正应用于临床的一个关键因素。目的:对生物涂层材料的研究进展做一综述。方法:应用计算机检索CNKI、中国标准全文数据库和Science Direct数据库中1998-01/2009-10关于生物材料的文章,在标题和摘要中以"生物涂层,羟基磷灰石,钛合金,碳/碳复合材料"或"Biocoatings;HAp;Titanium;Carbon/carbon composites"为检索词进行检索。选择文章内容与生物涂层材料有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到216篇文献,根据纳入标准选择关于生物涂层材料的31篇文章进行综述。结果与结论:通过对钛合金与碳/碳复合材料两种基体材料以及各种涂层制备工艺的对比发现,碳/碳复合材料作为基体材料,不但具有很好的生物相容性,而且与天然骨的力学强度匹配,利用水热电泳沉积技术,结合羟基磷灰石、壳聚糖、有机玻璃等涂层材料的生物性能,制备以碳/碳为基体的复合涂层,有望为提高涂层与基体的结合强度提供新的思路和方法。

莫来石抗氧化外涂层的制备及抗氧化性能

以莫来石粉体（3Al2O3·2SiO2）为原料,采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料表面制备了莫来石外涂层。借助XRD和SEM等对涂层的晶相组成和显微结构进行了表征。研究了水热沉积电压对莫来石外涂层相组成、形貌及高温抗氧化性能的影响。结果表明：外涂层主要由莫来石晶相组成。当沉积电压控制在120~180 V范围内时,莫来石外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着沉积电压的升高而提高。当沉积电压达到210 V时,制备的外涂层出现疏松、裂纹等缺陷,抗氧化性能减弱。抗氧化测试表明与包埋法制备的SiC-C/C涂层试样相比,莫来石-SiC-C/C涂层试样的抗氧化性能明显提高。当沉积电压为180 V时,制备的复合涂层试样可在1500℃的空气气氛下有效保护C/C复合材料164 h,其失重仅为1.75%。

悬浮液粉体质量浓度对C-AlPO_4高温抗氧化涂层结构和性能的影响

以方石英型磷酸铝(C-AlPO4)粉体为原料,异丙醇为溶剂,碘为荷电介质,在不同悬浮液粉体质量浓度条件下采用水热电泳沉积的方法在C/C-SiC复合材料表面制备高温C-AlPO4抗氧化涂层。借助XRD和SEM对涂层的晶相组成和显微结构进行表征,通过黏结-拉伸实验测定涂层与基体的结合强度和涂层的抗氧化性能。研究结果表明:悬浮液粉体质量浓度对涂层的显微结构、涂层与基体的结合力和涂层的抗氧化性能有较大的影响;涂层中C-AlPO4晶相的结晶程度随着悬浮液粉体质量浓度的升高而提高;增加悬浮液的粉体质量浓度有利于获得表面致密、厚度均匀且结合力好的涂层;不同悬浮液载荷下涂层的沉积量与时间呈线性关系;涂层试样的抗氧化性能随悬浮液粉体质量浓度的增加而提高。