阴极等离子体电解沉积铁镍/氮掺杂碳及其电催化产氧

目的提高阳极产氧催化剂的催化活性与稳定性,降低电解水制氢能耗。方法在含尿素、甲酰胺及三乙醇胺的有机体系电解液中,采用阴极等离子体电解沉积技术于TC4钛合金表面沉积了FeNi/N掺杂碳膜层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)及X射线光电子能谱仪(XPS),对所合成材料的物相组成、形貌及表面元素价态进行表征。采用三电极体系,所合成膜层作为工作电极,铂丝与饱和甘汞电极分别作为对电极与参比电极,通过线性扫描伏安法(LSV)、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱及计时电位法于1.0 mol/L KOH溶液中评价了所合成材料的电催化产氧活性与稳定性。结果所合成膜层物相主要由FeNi、N掺杂碳构成,表面呈粗糙多孔结构,电解沉积70min所得FeNi/N掺杂碳在10 mA/cm^(2)下的析氧过电位为0.20 V,显著低于反应10、40、100 min下所得样品,产氧性能优于贵金属IrO_(2)和RuO_(2),同时该样品呈现出较低的电荷转移电阻(1.75Ω)和塔菲尔斜率(38.3 mV/dec),以及优异的稳定性。结论膜层表面粗糙多孔结构可有效增强传质,并为电催化产氧提供丰富的活性位点,进而改善其产氧性能。此外,材料简易的制备方法及自支撑结构可简化电极制备成本,使其在电解水领域表现出潜在的应用前景。

乙醇环境下阴极等离子体电解沉积镍

在建立阴极等离子体电解沉积试验装置的基础上,分别采用不同浓度的乙醇、柠檬酸以及不同类型镍主盐的电解液进行阴极等离子体电解沉积金属镍,研究电解液成分对镍沉积速率和沉积层表面形貌的影响。结果表明,电解液中乙醇浓度逐渐升高时,镍沉积层表面逐渐变得平整,结构均匀细致,但沉积速率下降。溶液中柠檬酸的浓度逐渐升高时,可明显提高镍的沉积速率,沉积表面的颗粒尺寸有所减小。用氯化镍或硫酸镍作为主盐,镍的沉积速率较高,用氨基磺酸镍作为主盐则沉积速率较低,三类主盐对沉积表面的形貌影响不大。

阴极等离子体电解沉积Co、Cr金属涂层及Ni-Cr、Co-Cr合金涂层

采用阴极等离子体电解沉积的方法制备了Co、Cr金属涂层以及Ni-Cr、Co-Cr合金涂层,并研究了不同主盐浓度和酸浓度对涂层结构和形貌的影响。结果表明,在阴极等离子体电解沉积过程中,涂层形貌演变规律主要取决于沉积速率和等离子体电弧的作用。较低的主盐浓度和较高的酸含量可以降低沉积速率,在等离子体电弧的作用下,沉积物可以充分地快速熔融并凝固,形成均匀、致密的涂层;而在较高的主盐浓度和较低的酸含量下,由于沉积速率快,大量的沉积物无法完全被等离子体电弧熔融,所以易形成枝晶或者粉末。

阴极等离子体电解沉积工艺参数对放电与沉积过程的影响

为进一步认识和控制阴极等离子体电解沉积过程,研究了工艺条件对锌沉积时放电和沉积过程的影响,用扫描电镜和金相显微镜分别观察沉积层的表面和截面形貌,用能谱仪和X射线衍射仪进行沉积层元素和物相分析。结果表明,极间电压增大到约200V以上的某一电压值时阴极上发生等离子放电,初始放电电压与电解槽中的溶剂种类、氯化钠添加量有关,随乙醇和氯化钠添加量的增大而降低。要在阴极上实现锌的沉积,就应控制工艺条件使初始放电电压尽量低,且极间电压宜维持在初始放电电压以上10~20V。采用水和乙醇混合作溶剂比只用水作溶剂容易实现稳定的阴极沉积,沉积层厚度明显大,但沉积物表面的颗粒较粗大,致密性要差。

阴极等离子体电解氧化表面改性新方法探索

阴极等离子电解氧化(CPEO)打破等离子体电解领域传统认识,利用液相放电现象,使钢铁及钛基材料阴极表面快速氧化,是一种氧化膜制备新方法,提高了材料的耐磨、耐蚀性能。与微弧氧化或阳极等离子电解氧化技术相比,CPEO技术的氧化膜生长速率显著提高,并适用于各种钢铁材料表面改性。介绍了CPEO技术的基本原理,包括液相放电现象和电压电流的演变过程、气膜形成与击穿过程、阴极内部近表面温度随电压变化规律和快速氧化过程,并对比分析了CPEO与阳极等离子体电解氧化和电解渗技术原理的共性与差异。介绍了光发射谱测量和等离子体参数的计算结果,分析阴极等离子体放电环境中阴极等离子体电解氧化机制。进一步总结了碳钢、不锈钢、Mo、TiAl合金表面CPEO膜的形貌、组织结构和性能特点,分析电解液中悬浮的碳粉特性,探讨放电过程中类金刚石(DLC)成分合成的可行性,并初步制备出含DLC成分的CPEO复合氧化膜。最后总结并展望了CPEO技术的发展方向以及应用前景。

等离子体电解阴极沉积Y_2O_3陶瓷涂层

在Y(NO3)3水溶液中,以Fe25Cr5Al合金为阴极,研究了等离子体电解阴极沉积Y2O3陶瓷涂层的规律。研究发现,当施加的槽电压超过临界值时,阴极发生气膜微弧放电,在合金表面沉积出Y2O3陶瓷涂层。研究了施加槽电压、沉积时间、Y(NO3)3浓度对沉积Y2O3陶瓷涂层的影响。扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析结果表明,获得的Y2O3陶瓷涂层表面具有熔融的特征,涂层致密与基体结合牢固。探讨了等离子体电解阴极沉积Y2O3涂层的机理。

碳/碳复合材料表面阴极等离子体电解沉积硅掺杂羟基磷灰石涂层及其结构性能研究

碳/碳(C/C)复合材料具有优异的生物力学性能,是制备硬组织植入体的理想材料,但其表面呈生物惰性,限制了其在生物医用领域的应用.对C/C复合材料进行表面改性,在其表面制备一层羟基磷灰石涂层,赋予其生物活性,可以有效解决这一问题.通过阴极等离子体电解沉积(CPED)技术,以含Ca、P、Si等元素的有机溶液为电解液,在C/C复合材料表面成功制备了Si掺杂羟基磷灰石涂层.实验结果发现,CPED涂层表面呈现粗糙的多级孔结构.能谱(EDS)结果表明,Si元素已被掺杂到CPED涂层中.FT-IR分析证明了硅酸根基团和碳酸根基团的存在,表明CPED涂层主要由B型羟基磷灰石构成.SBF浸泡实验表明,通过CPED工艺形成的Si掺杂涂层表现出优异的磷灰石诱导能力,表明C/C复合材料的生物活性得到显着提高.成骨细胞培养实验结果表明,CPED涂层具有良好的生物相容性.

“液相等离子体电解新技术”专题序言

液相等离子体电解技术基于液相放电产生高温等离子体,对轻金属和钢铁等金属材料进行表面改性,形成氧化膜、沉积层或渗层,显著提高材料的耐磨、耐蚀等性能。目前,基于阳极放电的铝、镁、钛等阀金属等离子体电解氧化(即微弧氧化技术)逐渐成熟,氧化工艺、性能和机理研究论文大量发表。除阀金属微弧氧化外,等离子体电解技术还包括等离子体电解渗(碳氮硼)、等离子体电解抛光和清洗、等离子体电解氟化、阴极微弧电沉积、阴极等离子体电解氧化等工艺,也包括铁基、铜基材料等非阀金属微弧氧化。

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。

等离子体电解沉积的研究现状

等离子体电解沉积(PED)是一门新兴的材料表面处理技术。本文详细介绍了等离子体电解沉积的机理及其在材料表面改性、生物材料、电子材料、高性能材料等方面的应用。其基本原理是:当两极之间的电势差达到一定程度时,电极与电解液界面处的电势突变产生的高电场强度,可以击穿界面处的钝化膜、气体等电介质,使得电极表面局部瞬间高温并发生复杂的物理、化学反应,从而在电极表面制备特定性能的陶瓷层或渗透层。在结构材料的应用方面,可以利用PED技术在铝合金、钛合金、镁合金等轻金属表面制备陶瓷层、可以对钢铁基体进行快速碳氮共渗或涂覆金属镀层,以提高这些材料的抗磨擦、耐腐蚀等性能。选择含有钙、磷元素的电解液或是在电解液中添加羟基磷灰石粉末进行PED处理,可以在钛合金表面制备具有生物活性的陶瓷膜,从而使植入体与自然骨形成分子水平的化学键合。选择适当的电解波,可以制备BaTiO_3、SrTiO_3、NaTaO_3、SrZrO_3等钙钛矿结构电子薄膜.利用有机溶液高电压电解,可以制备类金刚石(DLC)薄膜、氮化碳等高性能的材料。文中对PED涂层的残余应力、涂层与基体的结合力、界面断裂韧性、微观缺陷对宏观性能的影响等力学问题进行了讨论。等离子体电解沉积在轻金属特别是铝合金表面制备陶瓷层已经取得了成功,在钢?

采用空心阴极放电等离子体化学气相沉积方法制备a-CH薄膜

研究了不同衬底 阴极距离、直流电压和H2流量对a CH薄膜沉积速率的影响。结果表明:衬底 阴极距离必须大于0.5cm,随着该距离的增加,薄膜的沉积速率减少;直流电压达550V时沉积速率最大;随着H2含量的增加,CH4含量相对减少,沉积速率随之降低。用AFM观察了以该方法制得的448.4nmCH薄膜的表面形貌,表面粗糙度约为10nm。最后测出了不同条件下CH薄膜的UV VIS谱,由此可以计算得到薄膜的禁带宽度及折射率。

增材制造Inconel 718的电解质等离子体抛光工艺研究

为解决增材制造的镍基高温合金部件难以满足高性能航空构件表面质量的问题,采用电解质等离子体抛光技术对增材Inconel 718样件进行抛光工艺试验。基于部分析因和响应曲面分析法,研究了抛光电压、电解液温度、加工时间、抛光剂浓度和络合剂浓度对表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并对加工参数组合进行望小优化。结果表明,当采用抛光电压314.4 V、电解液温度70℃、加工时间15 min、抛光剂和络合剂质量分数2%和2.5%,增材打印的Inconel 718工件表面粗糙度可从Ra2.93μm降至Ra0.307μm,此时的材料去除率为2.072μm/min。

热阴极直流辉光等离子体化学气相沉积法制备纳米晶金刚石膜的研究

采用热阴极直流辉光等离子体CVD方法,在氩气/甲烷/氢气混合气氛中制备出纳米晶金刚石膜,研究不同氩气/氢气流量比对纳米晶金刚石膜沉积的影响。对样品形貌的SEM测试表明,随着氩气与氢气流量比由40/160增加到190/10,膜中金刚石晶粒尺寸由约600nm减小到约30nm。金刚石膜Raman谱中金刚石特征峰逐渐减弱,石墨G峰逐渐增强,反式聚乙炔特征峰及其伴峰强度加大。等离子体光谱分析表明C2是生长纳米晶金刚石膜的主要活性基团。

放电电流对热阴极等离子体化学气相沉积金刚石膜影响

建立了快速沉积高品质金刚石膜的热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积新方法．相对于常规冷阴极辉光放电而言，热阴极辉光放电是一种新型放电形式，具有许多新的特性，其中重要一点是具有较高的放电电流（6．0～10．0A）．较高的放电电流既是热阴极辉光放电本身的突出特点，同时对于化学气相沉积金刚石膜工艺也产生重要影响．实验研究了放电电流于金刚石膜沉积速率、表面形貌和热导率的影响，发现由于放电电流影响辉光放电的等离子体区和阳极区，进而对金刚石膜的沉积速率和品质有很大影响．特别是通过放电电流的提高，可以有效地提高金刚石膜的品质，这对于制备优质金刚石膜产品有重大意义．

阴极等离子体电解法制备氧化铝纳米颗粒

以金属铝为阴极材料,以3mol·L-1浓度的NH4NO3水溶液为电解液,采用非对称电极阴极等离子体电解方法制备出氧化铝纳米颗粒.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对颗粒的形貌和结构进行了表征.结果表明颗粒以立方相Al2O3为主.还对放电过程的电流变化和发光现象进行了研究.结合实验结果提出了这种颗粒的生长机制.

等离子体电解沉积表面技术及其发展

等离子体电解沉积是一门新兴的材料表面处理技术。详尽介绍了该技术的工艺机理及其影响因素。用该技术可在有色金属及其合金表面制备陶瓷层,对黑色金属及其合金表面进行快速渗碳、渗氮、碳氮共渗等,从而提高材料的耐磨耐腐蚀等性能。从发展的角度分析了该技术在表面处理行业中的应用优势和市场前景。

阴极等离子体电沉积陶瓷涂层的研究现状

介绍了阴极等离子体电沉积陶瓷涂层的基本原理及其在不同领域中的应用,总结了影响阴极等离子体电沉积陶瓷涂层的因素(包括电压、电流密度、占空比、脉冲频率、主盐浓度、电解液pH、添加剂和实验装置),阐述了阴极等离子体电沉积技术目前存在的问题,展望了其应用前景。

活塞环表面等离子电解沉积陶瓷涂层的试验研究

为提升活塞环性能,采用液相等离子体电解沉积陶瓷涂层的技术方案,进行了活塞环表面强化的试验研究。分析了工作电压、处理时间和基体表面粗糙度对涂层结合力的影响规律,表征了PED陶瓷涂层的形貌和相组成。在此基础上,对比分析研究了PED陶瓷活塞环的硬度、摩擦学性能、耐腐蚀性能。研究结果表明:PED陶瓷涂层表面呈蜂窝状形貌,涂层的相由γ-Al_(2)O_(3)相和α-Al_(2)O_(3)相构成,且以α-Al_(2)O_(3)相为主晶相;PED陶瓷涂层与基体的结合力随工作电压的提高及处理时间的延长,均呈先增大后减小的趋势,随基体表面粗糙度的增大而增加。经PED处理后,试样的表面硬度可达1 185HV,其摩擦系数和磨损率分别降低了6.4%、29.4%;极化电阻提升至1.75×10^(4)Ω·cm^(2),较未处理活塞环提高一个数量级以上。

阴极等离子电解大面积沉积弥散Pt微粒增韧8YSZ热障涂层

采用大气等离子喷涂(APS)在高温合金表面制备一层Ni Co Cr Al Y粘结层,然后采用阴极等离子电解沉积(CPED)制备一层弥散Pt微粒的8YSZ涂层。通过在电解液中加入陶瓷微珠,促使阴极表面发生均匀的等离子微弧放电,实现了在大面积样品上沉积8YSZ涂层。获得的涂层厚度到达120μm,具有多孔结构,由立方相和四方相8YSZ以及Pt组成。1100℃空气中循环氧化的结果表明,随着涂层中Pt含量的的增加,涂层的抗高温氧化和抗剥落性能得到明显提高。Pt微粒对8YSZ涂层的增韧作用主要为:Pt微粒塑性变形吸收裂纹扩展的能量,钝化裂纹尖端,减小裂纹尺寸,提高涂层的临界断裂应力。

磁过滤等离子体沉积和注入技术

利用阴极真空弧放电技术能够产生高密度的金属等离子体。经过 90度的磁过滤器 ,可以除去金属等离子体中的大颗粒微粒 ,从而为制备高质量的、致密的各种薄膜提供了一种全新的技术。利用该技术制备薄膜具有非常广泛的应用。本文介绍了阴极真空弧放电技术的应用 。