大气等离子喷涂工艺对纳米结构和传统Yb_(2)SiO_(5)涂层微观结构的影响

纳米材料由于具有一些独特的效果而表现出了独特的性能,纳米结构稀土硅酸盐被认为是很有前景的环境障碍涂层(EBC)材料之一。稀土硅酸盐材料中Yb_(2)SiO_(5)因其卓越的高温相稳定性、对水蒸气环境的耐久性、低热导率以及优秀的化学稳定性受到了研究者们的广泛关注。本文研究了大气等离子喷涂工艺(APS)参数对纳米结构和传统Yb_(2)SiO_(5)涂层微观结构的影响,并研究了相同大气等离子喷涂工艺下,纳米结构Yb_(2)SiO_(5)喂料和传统Yb_(2)SiO_(5)喂料对涂层微观结构的影响,分析了APS制备过程中不同结构喂料对涂层结构影响机制。结果表明:相同喷涂参数制备的纳米结构Yb_(2)SiO_(5)涂层孔隙率低于传统Yb_(2)SiO_(5)涂层,以及纳米结构Yb_(2)SiO_(5)涂层的铺展性和融化度均优于传统Yb_(2)SiO_(5)涂层,表明纳米结构Yb_(2)SiO_(5)涂层为很有前途的环境障碍涂层之一。

Ti-Ni形状记忆合金表面PVA/SiO_2复合涂层的制备

研究溶胶-凝胶法制备Ti-Ni记忆合金表面复合涂层的工艺,并对涂层结构性能进行测试。结果表明,Si O2复合涂层溶胶凝胶法制备涂层适当的工艺参数如下:聚乙烯醇(PVA)与正硅酸乙酯(TEOS)质量比为1:4,提拉速度为2 mm/min,烧结温度为550℃。通过扫描电子显微分析、原子力显微分析、纳米压痕力学性能分析可知,经上述工艺涂覆后的Ti-Ni形状记忆合金表面形成了均匀致密的Si O2涂层,涂层与基体的结合强度良好。

活塞杆表面制备CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)复合涂层的性能研究

采用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合的方法,在启闭机活塞杆用45钢表面制备了CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)复合涂层。分析了该涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗磨损性能和电化学性能等,并分析了涂层的磨损机理。结果表明:涂层的孔隙率为0.57%,涂层的平均显微硬度达1332.3HV0.2,涂层结合强度均值达到63.7 MPa,涂层的抗摩擦磨损性能是基体45钢的84.3倍,CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)涂层具有优良的抗磨损性能。CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)涂层的抗电化学腐蚀能力强于基体的。利用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合制备的CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)涂层具有优良好的应用前景。

2024铝合金表面SiO_(2)陶瓷涂层制备及其耐腐蚀行为

2024铝合金作为一种低密度、高强度的优质合金在生产生活中有着广泛的应用。利用防腐涂层对铝合金表面进行防护对于延长金属的服役寿命具有重要的意义。本研究采用溶胶-凝胶工艺在2024铝合金表面分别制备了具有单层与双层结构的SiO_(2)陶瓷涂层。涂层材料中含有的SiO_(2)溶胶颗粒和颜填料与甲基三甲氧基硅烷在催化剂的作用下反应形成致密、无缺陷的涂层结构。采用扫描电子显微镜、电化学阻抗谱、中性盐雾试验等技术手段对涂层的微观形貌、耐腐蚀性能等特性进行了表征和比较。结果表明两种涂层结构在2024铝合金基材表面都具有良好的硬度和附着力。双层陶瓷涂层在2024铝合金基底上比单层涂层具有更好的耐腐蚀性能。电化学分析表明,双层涂层结构体系中的面漆层能够有效地提高涂层的腐蚀介质屏蔽效果和长效耐腐蚀性能。

改善SiO_(2)涂层与聚酰亚胺基体界面结合性能的研究

目的利用硅烷偶联剂(SCA)有机官能基对有机物具有反应性或相容性的特点,探讨通过SCA改善SiO_(2)涂层与聚酰亚胺(PI,Kapton)基体界面粘附力的实验方法,提高SiO_(2)涂层与PI基体的结合强度,同时削弱因温度变化而引起的内应力。方法水热条件下,用低浓度碱液对PI表面进行处理,选取γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)等三种不同的SCA,在溶剂热环境中与碱处理后的PI表面进行作用。用水汽辐照试验评价SCA与PI的结合状况。样品表面形貌用SEM扫描电镜和材料分析显微镜表征,表面润湿性用接触角测量仪测定,透光率用紫外可见分光光度计表征。结果经0.1 mol/L NaOH水热处理后,Kapton表面的水接触角由77°下降为53°。KH-550溶剂热环境下,在Kapton表面形成均匀的水解层。水汽辐照试验后,该水解层依然保持完整,透光率没有下降。但KH-560和KH-570水解层出现脱落,透光率分别下降了4.4%和9.3%。结论SCA虽然可以有效改善聚合物基体的润湿性,提高无机涂层与基体的界面粘附性,但在SCA选取上,必须考虑其与聚合物表面的相互作用。若SCA与聚合物基体的结合不牢固,反而更易造成涂层开裂、脱落,成为潜在的不稳定因素。

镁合金表面溶胶-凝胶法制备SiO_(2)涂层

SiO_(2)具有很高的硬度和耐磨性,具有很好的耐强酸、强碱腐蚀性。因此,在镁合金表面镀一层SiO_(2)涂层可以有效地起到表面防护作用。用溶胶-凝胶法在镁合金表面制备SiO_(2)涂层,研究了不同工艺参数对SiO_(2)涂层沉积的影响。通过XRD表征涂层表面晶体结构;SEM和EDX研究涂层的微观组织形貌和元素组成。结果表明,镀液成分及反应条件在镀膜中起着主要作用。通过调整镀液中正硅酸乙酯、水、无水乙醇的比例及反应条件发现,在正硅酸乙酯:无水乙醇:水的比例为1:10:2.5,反应温度为50℃,反应时间为1h,提拉速度为30mm/min,焙烧温度为350℃,焙烧时间为45min时,膜厚178μm,镀膜效果最好。

TiAl合金表面SiO_(2)防护涂层研究进展

TiAl合金具有密度低、比强度高和高温抗蠕变性能好等优点,在航空航天及汽车工业等领域的高温结构部件中具有广阔的应用前景。然而,抗高温氧化性不足的问题限制了其应用。SiO_(2)涂层结构致密,具有良好的化学稳定性和热稳定性,可有效改善TiAl合金的抗高温氧化性能,引起了研究人员的关注。然而,纯SiO_(2)涂层存在结构单一、涂层与TiAl基体热膨胀系数差异较大、在长期高温环境服役时界面易失稳等问题。为此,TiAl合金表面SiO_(2)复合涂层应运而生,主要包括在SiO_(2)涂层和基体之间引入其他中间层形成多道防护层,以及将SiO_(2)涂层作为中间层构筑复合涂层。简要介绍了TiAl合金的氧化行为和改善合金抗高温氧化性能的方法,综述了近年来国内外TiAl合金表面SiO_(2)防护涂层的研究进展,讨论了SiO_(2)涂层的制备方法和原理、高温氧化行为、氧化膜结构及其防护机理,并展望了未来SiO_(2)防护涂层的发展趋势。

相分离法制备具有超亲水和水下超疏油性能的SiO_(2)多孔涂层

以硅溶胶和环氧树脂为原料,利用相分离法制备具有超亲水和水下超疏油性能的海绵状SiO_(2)多孔涂层,同时探讨了毛细作用对海绵状多孔涂层超亲水和水下超疏油性能的影响.毛细作用使水滴在三维贯通的多孔涂层表面迅速扩张并形成一层水膜,水膜的存在使得海绵状多孔涂层容易实现超亲水和水下超疏油.该制备方法操作简单、灵活,适用于不同形状、不同材质的基底,并且通过调节相分离过程可制得具有不同孔径的涂层以满足可见光透过率的要求,可应用于多种材料的超亲水和水下超疏油处理.

KH-560改性SiO_(2)绝缘薄膜的制备及性能研究

软磁合金是新一代质子/重离子同步加速器加速器的核心材料,在其表面涂覆绝缘涂层可有效降低高频涡流损耗。同时,高温热处理(~600℃)可有效减少软磁合金冷压成形产生的缺陷和位错而引起的内部残余应力。因此,软磁合金用绝缘涂层还需满足耐高温要求。SiO_(2)涂层是最常见的无机涂层材料,具有良好的绝缘性能和耐高温性能。本工作在植酸催化TEOS+MTES制备硅溶胶的基础上,加入硅烷偶联剂KH-560进一步提高硅溶胶的成膜性能,系统研究了KH-560对SiO_(2)涂层结构与性能的影响,并系统分析了KH-560提高SiO_(2)涂层性能的机理。研究表明,添加适量的KH-560可有效提高薄膜的稳定性和成膜性。特别是当KH-560添加量为0.04 mol时,SiO_(2)涂层质量最好,SiO_(2)-0.04 KH涂层表现出最佳的耐腐蚀性和电绝缘性。在100 V时,SiO_(2)-0.04 KH涂层的方块电阻仍保持2.95×10^(11)Ω/□。综上,本研究利用植酸催化和KH-560改性协同作用制备出高质量的SiO_(2)涂层,涂层具有良好的耐高温和优异的绝缘性能。

TiAl合金上陶瓷复合涂层高温稳定性试验研究

本文以四乙氧基硅烷和硝酸钾作为原料,采用空气喷涂技术在TiAl合金基体上制备水玻璃陶瓷涂层;同时还在TiAl合金基体上,采用电沉积法制备SiO2做中间层,再以硅酸四乙酯和硅酸钾作为原料,采用空气喷涂技术制备水玻璃陶瓷涂层,得到SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层,重点研究了两种涂层的抗高温氧化性能。结果表明,水玻璃陶瓷涂层和SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层使TiAl合金的抗高温氧化能力均有较大幅度的提升。氧化后质量并无大的改变,SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层仅出现1.13 mg/cm^(2)的增量,水玻璃陶瓷涂层的合金试样增量为14.4 mg/cm^(2),TiAl基体增量为84.8 mg/cm^(2)。随着TiAl基体上涂层厚度的增加,结合强度随之增加,涂层厚度相同时,SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层的结合强度要高于水玻璃陶瓷涂层。在涂层厚度为3.3μm时,水玻璃陶瓷涂层的结合强度为290.1 MPa,SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层的结合强度为350.8 MPa,后者比前者提高了20.69%。

负载苯并三氮唑缓蚀剂的SiO_(2)气凝胶在K_(2)SiO_(3)涂层中的耐蚀性研究

为提升K_(2)SiO_(3)涂层的腐蚀防护能力,以SiO_(2)气凝胶(SA)为载体负载70 mg/mL苯并三氮唑(BTA)缓蚀剂(SA@BTA-70),研究SA@BTA-70在K_(2)SiO_(3)溶液中的分散性及BTA缓释性,并探究其对K_(2)SiO_(3)涂层耐腐蚀能力的影响。通过傅立叶变换红外光谱仪、比表面积吸附测试仪等探究了SiO_(2)气凝胶在600℃热处理前后表面变化,提升其在水性K_(2)SiO_(3)中的分散性。通过热重分析及紫外分光光度计监控发现BTA在SiO_(2)气凝胶中的有效负载可达17.6%(质量分数),且在弱酸及弱碱条件下具有较好的缓释性。电化学阻抗谱显示含有SA@BTA-70的K_(2)SiO_(3)涂层低频阻抗在5.0×10^(3)Ω·cm^(2)左右,中性耐盐雾实验表明在耐盐雾实验30 d后仍未有明显锈斑出现,展现出优异的腐蚀防护能力。结果表明,SiO_(2)气凝胶可以对BTA缓蚀剂进行有效负载,并在K_(2)SiO_(3)溶液中有较好的缓释性,可有效提高K_(2)SiO_(3)涂层的耐腐蚀性。

基于建筑施工造价管理的碳纤维复合材料开发与应用

基于建筑施工造价管理需要对建筑工程用碳纤维进行了表面改性处理,研究了碳纤维掺量和碳纤维长短对复合材料抗压强度和抗折强度的影响。结果表明,碳纤维与 SiO_(2)涂层改性碳纤维掺量对水泥基复合材料强度的影响趋势相同,即水泥基复合材料的抗折强度随着碳纤维掺量或者碳纤维长度增加逐渐增大,而抗压强度随碳纤维掺量增加先增大后减小,在碳纤维或 SiO_(2)涂层改性碳纤维掺量达到 0.6% 时取得抗压强度最大值。相同纤维掺量和相同纤维长度前提下,SiO_(2)涂层改性碳纤维对水泥基复合材料的改善效果优于未改性的碳纤维。涂层改性碳纤维和碳纤维增强水泥基复合材料的破坏机制都为纤维拔出破坏和断裂破坏,但是 SiO_(2)涂层改性碳纤维与基体的粘合力更强而造成拔出破坏更为显著。