微弧火花沉积Zr基非晶涂层的组织及性能

Ti6Al4V合金具有良好的耐蚀性能和生物相容性,已被广泛用作骨替代材料,但是Ti6Al4V的耐磨性较差。Zr基非晶合金涂层具有高强度、高耐磨、高耐腐蚀和良好的生物相容性等优点,在生物医用材料领域具有巨大的发展前景。本工作采用微弧火花沉积技术在Ti6Al4V表面制备了Zr基非晶涂层来增加其表面耐磨性,研究了非晶涂层的显微组织和显微硬度,同时针对不同摩擦时间对涂层摩擦性能和磨损行为的影响进行深入探讨。结果表明:涂层主要由非晶相、Cu 8Zr 3和ZrO_(2)相组成。涂层厚度为(150±10)μm且与基体具有良好的结合性。非晶涂层硬度值可达1252HV 0.1,约为基体的三倍。在不同摩擦时间下,涂层的磨损系数都小于基体,失重结果表明涂层具有更优异的耐磨性,摩擦时间为30 min时涂层的耐磨性为基体的4.8倍。不同摩擦时间下基体的磨损机制为磨粒磨损,涂层的磨损机制为疲劳磨损。本工作为进一步提高Ti6Al4V的耐磨性和Zr基非晶合金涂层的应用提供理论基础。

表面活性剂对Ni-W-P化学镀层沉积行为及性能的影响

Ni-W-P化学镀层因具有良好的耐蚀、耐磨性能而成为重要的“代铬”镀层。表面活性剂可以增强镀液对基体润湿能力,加快界面处H2逸出速率,减少镀层针孔数量或氢缺陷,从而提高镀层质量。本论文探究了十二烷基磺酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及聚乙二醇-200(PEG-200)三种典型表面活性剂对Ni-W-P镀层沉积行为及性能的影响。借助扫描电子显微镜、X射线衍射以及电化学方法对Ni-W-P镀层的表面微观形貌、物相、气孔率和耐蚀性能进行了表征,并通过接触角、沉积电位阐述了表面活性剂在化学镀Ni-W-P过程中的作用机理。研究结果表明,表面活性剂可改善镀层表面质量以及颗粒尺寸均匀性,并显著降低镀层内部针孔数量,优先顺序为PEG-200>SDS>CTAB。XRD衍射结果显示,表面活性剂可提高镀层内合金元素W和P含量,有利于形成耐蚀性能良好的Ni-W-P非晶镀层。此外,三种表面活性剂均能改善镀液对基体的润湿能力,其中PEG-200对基体的润湿角最小(65°),说明PEG-200对于提高界面处H2逸出速度,降低化学镀过程中电位波动效果更为明显。论文研究结果可以为制备内部缺陷较少、耐蚀性能优良的Ni-W-P化学镀层提供一定的理论基础。

电沉积Ni-W-P非晶合金的组织结构与耐蚀性能

研究了电沉积Ni W P非晶合金随热处理温度升高,其结构及耐蚀性能的变化规率。结果表明,镀态Ni W P合金在300℃以下温度热处理后,仍为非晶态;随温度升高开始晶化,到500℃时晶化过程结束;其腐蚀速率随热处理温度的升高增大,于500℃达到最大值,而后降低。

电沉积RE-Ni-W-P-SiC-PTFE非晶态复合材料的组织及结构

在碳钢表面进行了RE Ni W P SiC PTFE(聚四氟乙烯 )非晶态复合材料镀层的电沉积试验 ,研究了镀液的pH值、电流密度和热处理温度等因素对镀层的组织和相结构的影响 ,确定了电沉积工艺的最佳条件。结果表明 ,镀态镀层以非晶态的形态存在 ,随着热处理温度的升高 ,镀层逐渐向晶态转变 ,Ni3P相的衍射峰逐渐加强 ;在低于4 0 0℃时 ,镀层中含有PTFE相 ,在 4 0 0℃以上时 ,PTFE相已不存在 ,同时镀层中出现了W3O、NiO及 (FeNi)相 ;5 0 0℃时镀层已完全晶化 ,此时的物相组成与 4 0 0℃相近 ,只是W3O相被WO2

热处理对电沉积Ni-W-P非晶合金结构与耐蚀性能的影响

为提高镀层的热稳定性及硬度 ,研究了Ni W P非晶合金随热处理温度升高 ,其结构以及耐蚀性能的变化规律 ,并对变化的原因进行了分析。结果表明 ,镀态Ni W P合金在 30 0℃以下温度热处理后 ,仍为非晶态 ;随温度升高开始晶化 ,到 5 0 0℃晶化过程结束 ;其腐蚀速率随温度升高增大 ,于 5 0 0℃达最大值 ,而后降低。

电沉积Ni-W-P非晶态合金工艺研究

研究了Bi-W-P非晶态合金的电沉积方法;讨论了电沉积液的温度、pH值和电流密度对镀层结构及成分的影响;同时对电沉积液的pH值和电流密度对镀层的硬度及耐蚀性的影响进行了研究。

P-Si上电沉积非晶Ni-W-P薄膜的耐蚀性研究

对P-Si上电沉积Ni-W-P合金薄膜在3％NaCl、0．5mol·dm－3H2SO4、1mol·dm－3HCl介质中的阳极溶解行为进行了研究，XPS分析了钝化膜中各元素的化学价态和存在形式。结果表明，非晶Ni-W-P合金薄膜的耐蚀性远优于晶态Ni-W-P4膜和非晶Ni-P薄膜；高W合量的非晶Ni-W－P合金薄膜，有较强的耐蚀能力；在NaCl介质中非晶Ni-W-P合金形成了由Ni2O3、NiHPO4和WO3组成的钝化膜。

响应曲面法优化氯化物体系三价铬电沉积工艺

[目的]三价铬电沉积过程中伴随的剧烈析氢反应导致局部pH升高,是镀速急剧下降、镀层难以增厚及镀层性能恶化的主要原因。[方法]采用甲酸钠、草酸钠和尿素为氯化物体系三价铬电镀的配位剂,以在150 mA/cm^(2)电流密度下电沉积10 min的沉积速率为响应因子,采用响应曲面法优化了镀液配方,建立了氯化物体系三价铬电沉积速率的多项式模型方程。通过单因素实验研究了添加剂、pH、温度、电流密度和沉积时间对沉积速率、镀液深镀能力和镀层耐蚀性的影响。[结果]三价铬电沉积的最佳配方和工艺条件为:三氯化铬0.6 mol/L,甲酸钠0.8 mol/L,草酸钠0.2 mol/L,尿素0.3 mol/L,pH 1.8,温度30℃,电流密度150 mA/cm^(2),时间30 min。在该条件下所得Cr镀层为非晶态结构,厚度在12μm以上,耐蚀性良好。[结论]选用合适的配位剂抑制电沉积过程中铬的羟桥化反应,是维持较高镀速和改善镀层性能的有效手段。

化学沉积法制备镍基双涂层及其耐蚀性能的研究

采用化学沉积法在45^(#)钢基体上制备了以Ni-P为底涂层、Ni-W-P为外涂层的Ni-P/Ni-W-P双涂层钢体,分别用扫描电镜、X射线衍射仪和电化学工作站对双涂层的表面形貌和微观结构进行了表征,并对其耐蚀性能进行了研究。结果表明:双涂层具有非晶结构和少量微晶结构,孔隙率仅为1.94%,表面致密性优于Ni-P单涂层。未浸泡的双涂层钢体的腐蚀电流密度为8.58×10^(-7)A·cm^(-2),比45^(#)钢基体低了2个数量级。双涂层钢体的腐蚀速率仅为0.050 g·(cm^(2)·a)^(-1),低于45^(#)钢基体。在质量分数3.5%氯化钠溶液中浸泡10 d后,双涂层钢体的腐蚀程度非常轻,腐蚀电流密度增加非常缓慢,说明双涂层耐腐蚀性优于单涂层,可以为45^(#)钢基体提供更好的保护。

非晶态Co-Mo-P合金镀层的制备及其对Q235钢的腐蚀防护作用

采用电沉积方法在Q235钢表面制备出非晶态Co-Mo-P合金镀层,以期有效提高Q235钢的耐腐蚀性能从而增强混凝土结构的耐久性。实验结果表明:非晶态Co-Mo-P合金镀层的表面粗糙度仅为0.41μm,平整度和致密性好于相同厚度的Zn-Ni合金镀层和热镀锌层。与Zn-Ni合金镀层和热镀锌层相比,非晶态Co-Mo-P合金镀层具有更高的膜层电阻、电荷转移电阻、低频阻抗值(|Z|_(0.01 Hz))和最大相位角,分别为1.44×10^(3)Ω·cm^(2)、8.95×10^(3)Ω·cm^(2)、1.50×10^(4)Ω·cm^(2)和66.6°,并且在模拟混凝土孔隙液中浸泡腐蚀10 d后整体腐蚀程度最轻,腐蚀失重低至1.42×10^(-3) g/cm^(2),表现出优异的耐腐蚀性能,能够为Q235钢提供长期有效的腐蚀防护作用。原因归结为非晶态Co-Mo-P合金镀层无晶界且不存在位错缺陷,加之表面孔洞很少,能更有效阻隔腐蚀介质并阻断其扩散路径。

Q235钢表面电火花沉积铁基非晶改性层及其性能

采用电火花沉积技术在Q235钢表面制备了Fe基改性层,以提高Q235钢的硬度、耐磨性和抗高温氧化性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和高温循环氧化试验对比了基体和改性层的微观结构及抗高温氧化性能。结果表明,所得改性层为非晶态结构,在700℃退火6 h能实现晶化转变;改性层厚度约为12.5μm,表面呈现丘陵状形貌,与基体之间存在很好的冶金结合;电极成分中的Al、Cu和Sn分布于改性层整个表面,并且在凸起和凹陷处的含量更高;相对于基体,改性层具有更好的抗高温氧化性能。改性层的显微硬度为265.90 HV,高于基体和晶化转变改性层,耐磨性也更优。

非晶氧化铝薄膜结构及其不同色散模型光谱椭偏对比研究

针对非晶态氧化铝纳米薄膜材料性能预测难度较大的问题,本文提出一种基于光谱椭偏技术的不同色散模型对比分析方法,用于测算纳米薄膜的结构和光电特性。通过建立Tauc-Lorentz和Forouhi-Bloomer色散模型,系统地研究了原子层沉积技术制备的氧化铝薄膜的物相结构、微观形貌和光电特性。结果表明,该薄膜具有无定型结构,表面光滑无裂纹。不同模型获得的结构参数及光电常数并不一致,Forouhi-Bloomer模型得到薄膜厚度与扫描电子显微镜测量的结果更接近,而Tauc-Lorentz模型的粗糙度更符合原子力显微镜测试结果。Tauc-Lorentz模型提取的带隙结果与Tauc法外推出的禁带宽度均保持在3 eV左右。根据分析发现,结构参数的差异主要是由于模型间数学处理方式和参数描述差异导致的,光电参数的不同主要源于模型推导过程中假设条件和收敛特性的差异。

高浓度掺杂非晶铟镓锌氧化物薄膜的态密度模型研究

针对背沟道刻蚀(Back Channel Etch,BCE)技术的非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFTs),建立了一种高浓度掺杂态密度模型(High Concentration Doping Density Of States model,HCD-DOS model),并通过数值模拟研究态密度关键参数对器件性能的影响,以此揭示a-IGZO TFTs中制备工艺对导电沟道修复的物理机理.首先,采用结合强度较高的钼/铜双层结构作为栅/源/漏电极,引入BCE方法制备了底栅顶接触(BottomGate Top-Contact,BG-TC)TFTs.其次,建立了适用于BCE技术的a-IGZO TFTs的HCD-DOS模型.随后,基于TCAD(Technology Computer Aided Design)仿真器对态密度关键参数进行数值研究,结果表明,不同态密度参数对a-IGZO TFTs器件转移特性曲线、电学特性以及沟道内部电子浓度分布的影响有所差异.最后,基于HCD-DOS模型探索SiO_(x)钝化层沉积和N_(2)O等离子体处理对器件内部机理的影响.研究发现,N2O等离子体处理对态密度分布和沟道载流子浓度有显著影响,进而导致阈值电压正向漂移.

非晶合金薄膜的制备和韧性优化措施

由于原子排列短程有序、长程无序,且不具有晶界、位错、第二相等典型晶体缺陷,非晶合金表现出高强度、高硬度以及优异的耐磨性、耐腐蚀性等优异性能。但是非晶合金的本征脆性以及有限的玻璃形成能力极大地限制了其工业应用,非晶合金薄膜的韧性优化便成了当今研究的热点问题。针对非晶合金薄膜的制备以及韧性优化措施进行综述,同时对非晶合金薄膜日后的发展趋势及未来的研究趋势进行了展望。

电火花沉积非晶涂层的组织结构与摩擦磨损性能

以Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶态合金棒为电极,利用电火花沉积技术在ZL101铝合金表面制备了锆基合金涂层.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损实验机等对涂层的微观结构、表面形貌、显微硬度和摩擦磨损性能进行了分析测试.结果表明,沉积层表面较致密、均匀,为典型的"溅射状"花样形貌;沉积层主要由非晶、Zr O_2和Cu_8Zr_3等相组成;沉积层的平均显微硬度为1 555 HV 0.01,约为基材的15倍,摩擦系数仅为0.096,呈现出良好的减摩耐磨特性,沉积层的磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损.

电沉积非晶态Ni-S-Co合金在碱性介质中的析氢反应

通过电沉积方法获得了Ni-S-Co非晶合金镀层.电化学测试结果表明,非晶态Ni-S-Co合金电极的析氢过电位仅为70 mV,析氢反应的电化学活性高于其它种类的电极(包括非晶态Ni-S合金电极),计算了电极的电化学参数(Tafel斜率b,交换电流密度i0和表观活化能△H*).XRD和SEM测试表明,在电解过程中,非晶态Ni-S-Co合金电极的电化学稳定性高于非晶态Ni-S合金电极.长时间电解实验表明,非晶态Ni-S-Co合金电极在模拟工业电解条件下具有相当高的活性和稳定性.

电沉积制备(Ni-W-P)-TiO_2纳米复合电极的催化析氢性能

用恒电流复合电沉积方法制备(Ni-W-P)-TiO2复合电极,讨论TiO2悬浮量和电沉积时间对电极催化析氢性能的影响。采用SEM和XRD对电极的表面形貌和晶体结构进行分析,以稳态极化曲线对电极的催化析氢特性进行评价,并推测其反应机理。结果表明:(Ni-W-P)-TiO2电极是纳米TiO2粒子相和纳米晶Ni-W-P固溶体相构成的复合电极,具有较高的催化析氢活性;在25℃、0.5mol/LH2SO4介质中(Ni-W-P)-TiO2电极的表观交换电流密度是Ni-W-P合金电极的2.7倍,是Ni电极的53倍;当电流密度为100mA/cm2时,该电极电势相对于Ni-W-P电极正移了176mV,相对于Ni电极正移了581mV;(Ni-W-P)-TiO2复合电极催化活性的提高主要源于反应机理的改变,复合电极表面的TiO2纳米粒子与Ni-W-P合金具有明显的电子协同效应。

Ni-Co-P非晶态合金的电沉积及其性能研究

电沉积Ni-Co合金不能形成非晶态结构，引入P元素后，镀层结构可变为非晶态．Ni-Co-P合金镀层中P质量百分比含量低于5％时为晶态结构；在5％～19%范围内为非晶态结构；高于19％时为金属间化合物（晶态）的结构．非晶态Ni-Co-P合金硬度高，耐磨性好，且有优良的耐蚀性能．

电沉积法制备镍与镧、铈的非晶态合金及其晶化动力学

稀土元素La、Ce的标准还原电位较负在水溶液中很难电沉积出来.通过选用合适的络合剂和工艺条件制备出NiLa、NiLaP、NiCe、NiCeP以及NiP合金除NiCe外均具有非晶态的结构并对这几种非晶态合金进行了晶化动力学研究用差示扫描量热法DSC测定了它们的晶化活化能以及所遵守的动力学方程.

Cr(Ⅲ)水溶液电沉积非晶态铬的电化学

提供了一种由络合剂、稳定剂、添加剂组成的Cr(Ⅲ )水溶液电镀镜面非晶态铬新方法。采用Hull槽实验、动电位扫描 (LSV)、计时电流 (CA)、计时电位 (CE)等电化学方法对Cr(Ⅲ )水溶液中电沉积非晶态铬的电化学机理进行了研究。实验结果表明在 - 0 .96～ - 1 .1V之间生成的蓝膜是光亮非晶态Cr层得以电沉积出来的首要条件。讨论了Cr2 +离子和Cr(Ⅲ )配合离子在电沉积非晶态铬镀层中的作用以及镜面非晶态铬镀层的形成机理。并用X射线衍射和扫描电子显微镜 (SEM )等方法对铬镀层的结构进行了检测分析。