粉末埋入反应辅助涂覆法制备涂层

粉末埋入反应辅助涂覆(PIRAC)法是一种低成本、适合复杂表面陶瓷涂层制备的方法。介绍了PIRAC法的基本原理,采用该方法在金属表面或非金属表面制备氮化物、碳化物及多层陶瓷/金属复合涂层的典型实例,PIRAC涂层的性能及应用。结合当前最新研究结果,对PIRAC涂层的发展做了展望。

化学气相反应法制备Zr-Si-C涂层

为了提高Zr-Si-C涂层与基体的结合强度,基于粉末埋入反应辅助涂覆工艺,采用新型化学气相反应法在SiC陶瓷表面制备Zr-Si-C涂层。SiC陶瓷基片被包埋于Zr-1%(质量分数)I_2混合粉体中,在850～1100℃进行化学气相反应。碘促进Zr原子向SiC陶瓷表面的传输,Zr与SiC之间的扩散反应导致在SiC表面生成连续的Zr-Si-C复合涂层。采用X射线衍射、扫描电镜结合X射线能谱分析以及相图分析确定了涂层微结构及相组成。结果表明:复合涂层内层为ZrC、中间层为Zr_2Si-ZrC_(1-x)复相区、外层为ZrC_(1-x)。通过测量涂层厚度研究了涂层的生长动力学.在850～1100℃范围内,涂层生长符合抛物线规律,活化能为(210±20)kJ/mol。

SPE电解水用钛双极板表面氮化物涂层的制备与评价

采用PIRAC(粉末埋入反应辅助涂覆)氮化工艺在钛双极板表面制备一层氮化物防护涂层,研究了氮化温度对涂层的微观形貌、相组成,以及在模拟SPE电解水环境下耐蚀性、稳定性和导电性的影响。结果表明,涂层表面呈现颗粒状形貌,涂层内主要是TiN、Ti2N和α-Ti三相。氮化样品的耐蚀性得到明显提高,其中900℃氮化的样品在SPE电解水阳极高电位作用下的耐蚀性与基体相当。氮化后样品的界面接触电阻降低至3.5~4.2 mΩ/cm^2,在一定程度上会降低电解槽的欧姆损耗。在1.6~1.8 V电位范围内10 h的恒电位测试结果验证了氮化物涂层在高电位下的稳定性。