MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)对磷酸盐涂层宽温域摩擦学性能的影响

目的以MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)为固体润滑剂,在25(室温)~400℃下制备具有优异摩擦学性能的MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层,并研究它在不同温度下的减摩抗磨机制。方法以氢氟酸为MAX相(Ti_(3)AlC_(2))粉体的蚀刻剂,制备具有“手风琴”形貌的Ti3C2TxMXene。以硫脲、钼酸铵、MXene为原料,制备MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)复合材料。以Al(H2PO4)3为黏结剂,以Cu O为固化剂,分别以Ti_(3)C_(2)T_(x)和MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)为固体润滑剂,制备Ti3C2Tx磷酸盐涂层和MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层。通过高温摩擦磨损试验机和光学数码显微镜测试涂层在25~400℃时的摩擦因数和磨损率,采用扫描电子显微镜和显微共焦激光拉曼光谱仪分析磨痕表面形貌、物相,进而探讨磨损机理。结果当Ti_(3)C_(2)T_(x)与Al(H_(2)PO_(4))_(3)的质量比为2∶1时,Ti3C2Tx磷酸盐涂层在室温(25℃)下的摩擦因数和磨损率均最低,分别为0.38和2.75×10-4mm3/(N·m)。在Ti_(3)C_(2)T_(x)表面负载MoS2,将MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)作为固体润滑剂,能够显著降低磷酸盐涂层在25~400℃下的摩擦因数,同时磨损率也有所降低。MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层在室温下的摩擦因数低至0.11,相较于Ti3C2Tx磷酸盐涂层降低了71.1%,其磨损率相较于Ti3C2Tx磷酸盐涂层降低了1个数量级。在25~400℃范围内,MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层的摩擦因数均低于0.21。随着温度的升高,摩擦因数呈先减小后增大的趋势,磨损率整体上呈增大趋势。结论相较于Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层,MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层在25~400℃下的摩擦学性能均得到显著提升。

氧化石墨烯改性碳纤维增强磷酸盐涂层的摩擦学性能研究

着眼于改善磷酸盐粘结涂层的摩擦学性能,探究了改性碳纤维应用于涂层的可行性。通过电泳沉积法将氧化石墨烯(GO)接枝到碳纤维(CF)表面,并采用刮涂-热固法制备了磷酸盐陶瓷涂层;采用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪分别表征了CF-GO样品的表面形貌和分子结构,通过摩擦磨损试验机考察了CF-GO含量对涂层摩擦学性能的影响。结果表明:含CF-GO的涂层摩擦学性能显著优于含未处理CF的涂层;随着CF-GO含量的增加,磷酸盐粘结涂层的摩擦系数和磨损率均呈现出先降低后增加的变化;与未添加CF的涂层相比,含10%(质量分数)CF-GO的涂层表现出优异的摩擦学性能,对应的平均摩擦系数和磨损率分别降低了50%和38%。这表明适量的CF-GO能够改善其涂层的摩擦学性能,可为新型磷酸盐涂层研发和工程应用提供较好的参考。

高Cl^(-)环境对富铝磷酸盐涂层腐蚀行为的影响

为研究高Cl^(-)环境对富铝磷酸盐涂层腐蚀的影响,采用开路电位、动电位极化、电化学阻抗谱等电化学测试方法,并结合扫描电镜、激光共聚焦显微镜,分析了磷酸盐涂层在高Cl^(-)环境下的腐蚀行为。结果表明:富铝磷酸盐涂层具有双层结构,涂层内磷酸盐包裹Al粉使其具有良好的屏蔽性能;随着溶液中Cl^(-)浓度的升高,其腐蚀倾向和腐蚀速率均增大,涂层的耐蚀性下降;富铝磷酸盐涂层在低浓度Cl^(-)时首先在裂纹和缺陷处发生腐蚀,随着Cl^(-)浓度的升高磷酸盐发生腐蚀时,外表面和涂层中的Al粉发生脱落并形成腐蚀坑,腐蚀坑趋于向外扩展并增大,加速涂层和基体的腐蚀。

SiC和Al_(2)O_(3)对磷酸盐涂层热稳定性和摩擦学性能的影响

磷酸盐涂层具有优异的耐高温性能,为应用于高温机械设备防护,需保持其耐高温性能的同时提高涂层的耐磨性,本研究在磷酸盐涂层中引入SiC和Al_(2)O_(3)作为功能填料,制备了SiC/Al_(2)O_(3)磷酸盐涂层。用扫描电镜、能谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、显微硬度仪、高温摩擦磨损试验机等分析测试了磷酸盐涂层的聚合固化过程、微观结构、涂层热稳定性和摩擦磨损性能,研究了颜基比,SiC和Al_(2)O_(3)的质量比,Al_(2)O_(3)的粒径、形貌和晶型对涂层摩擦磨损性能的影响,并获得最佳涂层合成条件。结果表明:涂层高温热稳定性优异;填料中组分选择适量的比例有助于涂层硬度和耐磨性的提高,填料具有球形的形貌可以降低磨损率,提高涂层耐磨性。

磷酸盐涂层对钢坯温度场及防氧化性的影响

基于ANSYS有限元平台模拟研究磷酸盐耐高温隔热涂层涂敷钢坯表面对钢坯温度场的影响,模拟了涂层涂敷在钢坯表面一同加热到1120℃后的温度场,分析了钢坯表面节点路径温度场的温度变化情况。结果表明:在钢坯表面涂敷涂层后,边角温度的降低有所改善,与表面中部温度差异减小。通过氧化试验验证了磷酸盐涂层对钢坯试样氧化性具有一定的效果,通过金相观察,涂敷磷酸盐涂层钢坯的氧化铁皮与无涂层钢坯氧化铁皮相比,涂敷磷酸盐涂层钢坯的氧化铁皮具有一定的分层结构。在氮气气氛下,通过HCT综合热分析仪进行热重分析,涂层在1100℃之后开始升华,保护性逐渐减弱。

热处理技术对C/C复合材料磷酸盐涂层抗氧化性能的影响(英文)

采用液态磷酸盐浸渍及不同的热处理技术在C/C复合材料表面制备抗氧化涂层。实验结果表明:采用1～2°C/min慢速冷却制备的材料A在700°C氧化20 h后的氧化质量损失达到47%,而采用快速气冷技术制备的材料B的氧化质量损失仅仅为0.98%。SEM形貌观察表明:材料A的磷酸盐涂层表面疏松,充满大量孔洞、裂纹,以及片状结晶、团聚的磷酸盐,而材料B的涂层致密、完整,为玻璃态。氧化实验后,材料A的涂层在8 h氧化阶段就已消耗殆尽,抗氧化能力基本消失;而材料B的涂层在8 h实验后表面涂层完整、致密,无明显损伤,在20 h实验后出现了较多的孔洞,抗氧化能力逐渐降低。

炭/炭复合材料磷酸盐涂层的抗氧化性能研究

为防止飞机刹车副用炭 /炭(C/C)复合材料在刹车过程中氧化失效,研究了以磷酸、氧化硅和磷酸盐等为原料所制备的磷酸盐涂层的抗氧化性能,结果表明:涂覆有涂层的C/C复合材料在 700℃氧化 66h后,其氧化失重率仅为 1. 11%;涂层试样在 1 200℃氧化 5min后,失重率不超过 0. 8%;经 900℃、3min←→室温、2min100次热震后,涂层试件失重率为 1. 6%。涂层与基体结合牢固,一直保持完好,没有剥落,说明该涂料具有耐高温、热稳定性好等优点,适合作为C/C复合材料表面防氧化涂层。

Ti65合金磷酸盐涂层抗高温氧化性能研究

目的通过表面涂层提高高温钛合金Ti65的抗高温氧化性能。方法采用喷涂法在Ti65合金基体上制备以磷酸铝为粘结剂、Al和Al/SiC为填料的两种磷酸盐抗高温氧化复合涂层。研究Ti65合金和涂层样品在650℃准等温、静态空气条件下的氧化动力学行为。用XRD和SEM/EDS分别对涂层样品氧化前后的物相组成、组织形貌和微区成分进行表征分析;用电子探针(EPMA)分析涂层样品的元素分布情况。结果650℃抗高温氧化实验结果表明,磷酸盐涂层样品的准等温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,两种涂层样品的抛物线氧化速率常数kp分别为3.922×10^-2、1.768×10^-2 mg/(cm^2·h^1/2)和2.48×10^-2、3.385×10^-4 mg/(cm^2·h^1/2),均小于Ti65合金,氧化增重显著降低。以Al/SiC为填料的磷酸铝涂层的抗氧化性能最好,氧化1000 h,质量增加0.20 mg/cm^2,约为Ti65基体氧化增重(1.13 mg/cm^2)的1/6。微观分析结果表明,两种磷酸盐涂层样品在650℃准等温氧化后,涂层与基体形成扩散层,生成TiAl3金属间化合物,涂层表面均保持完好,没有裂纹和孔隙,有效阻止了氧元素向Ti65基体的扩散,保护基体不受氧化。结论磷酸盐涂层能有效阻止650℃温度下氧向Ti65合金基体的扩散,具有优异的抗高温氧化性能。

地面模拟空间环境下磷酸盐涂层的摩擦学行为

针对有机类固体润滑防护涂层长期暴露在空间环境下涂层表面降解、致密性下降、润滑作用失效等问题,设计开发了改性磷酸盐黏结固体润滑防护涂层。通过地面模拟空间综合环境设备系统,分析了改性磷酸盐黏结固体润滑防护涂层在长时间紫外、原子氧、高能质子和电子辐照后的结构变化和真空摩擦学性能。结果表明:紫外和高能粒子辐照对改性磷酸盐黏结固体润滑涂层的力学和真空摩擦磨损性能均无影响;原子氧对涂层表面的二硫化钼具有一定的氧化作用,但并未影响涂层的摩擦磨损性能,涂层经过各种辐照后仍然表现出良好的润滑作用。该涂层有望应用于航天飞行器相关运动部件的润滑与防护。

基料浓度对铝基磷酸盐涂层结构及耐腐蚀性的影响

以磷酸二氢铝为基料制备水性含铝无机磷酸盐涂料,采用空气喷涂方式在45#钢上制备了4种不同磷酸二氢铝含量的铝基涂层,基料含量分别为12%、14%、16%、18%。通过热重分析、扫描电镜、电化学阻抗谱、极化曲线等测试方法对铝基磷酸盐涂层的聚合固化、微观结构、耐腐蚀性进行了表征。结果表明:随着磷酸二氢铝含量的增加,涂层表面孔隙率降低,结构更加致密,且涂层的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度明显降低,涂层耐腐蚀性不断提高,在磷酸二氢铝含量为18%时,涂层结构最为致密,耐腐蚀性能优异,且对基体钢保护效果显著。

炭/炭复合材料磷酸盐涂层的抗氧化性能

采用浸渍技术制备多种炭/炭复合材料磷酸盐抗氧化涂层。在700℃下测试涂层的抗氧化性能,结果表明:浸渍混合成分磷酸盐涂层的炭/炭复合材料的抗氧化性能明显高于浸渍单一成分磷酸盐涂层试样,其最佳抗氧化效果为20 h氧化的质量耗损率仅为0.98%。采用SEM观察相关试样氧化实验前后的表面形貌,发现单一磷酸锌或者磷酸锰的涂层在氧化时挥发严重,单一磷酸铝的涂层则发生团聚;混合组分的涂层成分的挥发则得到有效抑制,无团聚现象,并提出了混合磷酸盐的复合抗氧化机制。

Al_(2)O_(3)溶胶对铝基磷酸盐涂层组织及性能的影响

为提高铝基磷酸盐涂层的耐腐蚀性能和力学性能,通过在铝基磷酸盐涂料中添加Al_(2)O_(3),溶胶,经空气喷涂与热固化得到Al_(2)O_(3)颗粒增强铝基磷酸盐复合涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、胶粘拉脱法、维氏硬度、电化学腐蚀试验和模拟海水浸泡试验考察Al_(2)O_(3),溶胶含量对复合涂层微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:Al_(2)O_(3),溶胶在涂层500℃热固化的物相演化为Al_(2)O_(3)溶胶-AlOOH-Al_(2)O_(3)(γ相),生成的Al_(2)O_(3),颗粒在涂层呈弥散分布;随Al_(2)O_(3),溶胶含量从0增加到4%,复合涂层的孔隙减少,致密性提高,Al_(2)O_(3)颗粒弥散强化作用得到发挥,涂层结合强度由15 MPa提高为25 MPa,硬度由38 HV提高为65 HV;添加Al_(2)O_(3)溶胶制备得到的铝基磷酸盐复合涂层耐腐蚀性能明显提高,自腐蚀电流密度由2.38×10^(-7)A/cm^(2)下降至2.79×10^(-8)A/cm^(2),极化电阻由1.95×10^(4) Ω提升至4.73×10^(5)Ω。

钛合金表面磷酸盐涂层的制备及在高温盐-水蒸气环境中的腐蚀行为研究

以硅溶胶为成膜改性物,Al(H_(2)PO_(4))_(3)为成膜物,陶瓷相为填料并辅以助剂设计了硅溶胶改性磷酸盐涂层。结果表明,硅溶胶对磷酸盐涂层固化过程中玻璃相的形成具有促进作用,当成膜物中硅溶胶与Al(H_(2)PO_(4))_(3)质量比达到1:1时,成膜物为完全的玻璃相,进而获得致密的磷酸盐涂层。以硅溶胶改性磷酸盐涂层作为钛合金的高温防护涂层,在650℃盐水蒸气介质中对其腐蚀行为进行了研究。结果表明,改性磷酸盐涂层为钛合金提供了优异的耐高温盐水蒸气腐蚀性能,成膜物和填料的化学稳定性是改性涂层耐蚀的根本因素。涂层在650℃盐水蒸气环境下腐蚀100 h后依然致密,未出现基体合金的腐蚀,填料中Al片及其腐蚀产物在涂层中平行于基体排列,可有效阻碍Cl^(-)等有害离子向基体的扩散,与Na_(2)SO_(4)反应则抑制了熔融盐向涂层内部的侵入及其对钛合金基体的侵蚀。

磷酸盐陶瓷涂层耐高温冲蚀磨损性能研究

[目的]垃圾焚烧炉锅炉管道面临严重的高温冲蚀磨损问题,本文研究了磷酸盐陶瓷涂层的耐高温冲蚀磨损性能,以期实现对垃圾焚烧炉锅炉管道的长寿命保护。[方法]以浓磷酸、氢氧化铝、氧化镁和氧化锌为原料,在12Cr1MoV钢表面制备了磷酸盐陶瓷涂层。在不同冲蚀颗粒质量和冲蚀角下对涂层进行高温冲蚀磨损试验,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了磷酸盐陶瓷涂层的微观组织结构和冲蚀磨损形貌,探究了涂层的高温冲蚀磨损机理。[结果]磷酸盐陶瓷涂层的冲蚀质量损失随着单位时间内冲蚀颗粒质量的增加而线性增大,涂层磨损率最大时的冲蚀角是90°,随着冲蚀角减小,冲蚀率逐渐减小,冲蚀区域由圆形变为椭圆形。涂层表面在冲蚀后出现许多凹坑,冲蚀角越大则凹坑越深、越明显。[结论]磷酸盐陶瓷涂层在高温冲蚀磨损试验中符合脆性材料的冲蚀磨损规律,它适用于垃圾焚烧炉锅炉管道防护领域。

磷酸盐涂层对Ti65合金抗高温氧化性能的影响研究

本文通过在Ti65钛合金表面制备Al/AlPO_(4)和Al+AlPO_(4)/SiC+AlPO_(4)两种磷酸盐涂层改善钛合金的抗高温氧化性能。通过对比研究Ti65钛合金和两种涂层样品高温氧化行为,结合SEM/EDS对涂层氧化前后组织形貌、微区成分等表征分析以及显微硬度测试,分析氧化对Ti65及涂层样品氧扩散深度的影响。650℃准等温氧化实验表明,两种磷酸盐涂层准等温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,Ti65合金氧化增重为1.04 mg/cm^(2),Al/AlPO_(4)氧化增重为0.36 mg/cm^(2),Al+AlPO_(4)/SiC+AlPO_(4)氧化增重为0.25 mg/cm^(2),氧化增重显著降低,且Al/AlPO_(4)+SiC/AlPO_(4)复合涂层的抗高温氧化性能最好。涂层与基体之间由机械结合变成冶金结合,改善了高温钛合金的抗氧化性,防止高温钛合金基体氧化造成的硬度升高现象。磷酸盐涂层明显改善了Ti65合金的抗高温氧化性能。

Al_(2)O_(3)-MWCNTs增强无机磷酸铝陶瓷涂层摩擦学性能的研究

为提高无机磷酸铝涂层的高温耐磨性,降低高温下的摩擦系数,制备了氧化铝包覆多壁碳纳米管(MWCNTs)杂化型填料,将其加入到无机磷酸铝涂料中,采用X射线衍射分析仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)、热重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等表征了填料结构,并研究了填料含量对复合涂层的力学性能和耐磨性能的影响规律。结果表明:纳米α-Al_(2)O_(3)成功接枝于多壁碳纳米管(MWCNTs)表面。经表面改性后的MWCNTs的氧化分解温度提升近100℃,杂化材料在涂层中的分散程度更佳。随着Al_(2)O_(3)-MWCNTs用量的增加,涂层硬度、附着力呈现先增加后降低的趋势,当Al_(2)O_(3)-MWCNTs用量为0.4%时,涂层力学性能最优,硬度提升至近2倍,附着力提升至近2.6倍。600℃高温摩擦磨损耦合试验结果表明,添加0.4%的Al_(2)O_(3)-MWCNTs涂层的摩擦系数最低为0.659,磨损率最小为2.73×10^(-4 )mm^(3)/(N·m),说明添加Al_(2)O_(3)-MWCNTs杂化填料确可有助于提高无机磷酸盐涂层的摩擦学性能。

C/C复合材料磷酸盐防氧化涂层(英文)

由涂刷法制备了四种不同配比的新型炭／炭（C／C）复合材料磷酸盐防氧化涂层，通过研究确定了优化涂层方案，涂覆有该涂层的C／C复合材料试样在700℃下空气中氧化100h后，失重率仅为0．952％，热震实验和浸海水恒温氧化实验证明该涂层仍具有良好的抗氧化性能。涂覆有该涂层的C／C复合材料在600℃～800℃时的Arrhenius曲线由两条折线组成，折点为700℃，在600℃～700℃下的氧化表观活化能为139kJ／mol；700oC～800℃下则为93kJ／mol。

碳/碳复合材料磷酸盐抗氧化涂层的研究进展

综述了国内外碳/碳复合材料磷酸盐抗氧化涂层的研究进展,介绍了磷酸盐涂层体系的抗氧化原理、制备方法及研究现状,总结了碳/碳复合材料现有磷酸盐涂层体系的不足之处,展望了磷酸盐涂层发展的前景,指出未来碳/碳复合材料磷酸盐抗氧化涂层工作的重点应该是探索新的低成本工艺技术制备致密、结合力好、能在全温度段保护碳/碳复合材料的磷酸盐涂层体系,并详细研究了该涂层的抗氧化、失效机理。

含铝磷酸盐防腐涂层的制备与性能

以正硅酸乙酯改性的磷酸二氢铝为黏结剂、铬酸镁为钝化剂、铝粉为填料制备了水性含铝磷酸盐涂料,随后喷涂于300M高强钢上制备了含铝磷酸盐防腐涂层,研究了该涂层在中性盐雾中的耐腐蚀性能以及抗高温氧化性能。结果表明:该涂层表面较为致密、平整,在中性盐雾中腐蚀1 000h后,涂层表面无腐蚀产物形成;在600℃氧化100h后,涂层表面保持完整,其单位面积氧化质量增加为8.051 7g·m^(-2),远小于300M高强钢的(23.811 1g·m^(-2)),氧化速率也低于高强钢的,涂层具有良好的抗高温抗氧化性。

MgO@SiO_2固化无机磷酸盐防腐蚀涂层材料的制备与研究

以磷酸盐胶黏剂为成膜基料,MgO@SiO2为固化剂制备出一种低温固化无机磷酸盐防腐蚀涂料。以采用纳米颗粒表面包覆技术制备的MgO@SiO2作为固化剂,实现涂料固化过程中MgO的延缓释放,在有效延长涂料固化时间的同时降低了固化温度。利用TEM对MgO@SiO2包覆结构进行表征,借助XRD、SEM、IR、盐雾试验测试、色漆运动粘度测试等手段研究了涂层的物相组成、微观形貌、价键结构、耐盐雾性能和涂料的适用时间,并深入探究了其固化机理。结果表明,以MgO@SiO2作为无机磷酸盐涂料固化剂,涂料固化时间由十几秒延长至120min以上,完全固化温度降至80℃,最终所得涂层表面平整致密,具有较优异的耐吸湿性和防腐蚀性能。