悬浮液等离子喷涂高效制备TiO_(2)涂层及其光催化性能

目的 解决TiO_(2)粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO_(2)在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO_(2)涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO_(2)中的Ti4+还原成Ti3+。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱光谱仪、紫外-可见光谱仪等对TiO_(2)粉末以及所制备涂层的结构形貌、物相组成、元素价态、光学特性进行分析。以亚甲基蓝为目标污染物,使用光化学反应仪测试粉末和涂层的光催化性能。结果TiO_(2)涂层表面呈现由熔融和半熔融颗粒组成的“喀斯特”微观形貌,表面粗糙度为2.94μm,孔隙率为10.2%。TiO_(2)粉末物相为纯锐钛矿,涂层物相由锐钛矿、金红石相及TiO_(2)-x相组成。TiO_(2)涂层中Ti3+的存在使其带间隙减小0.6eV。在紫外光条件下,TiO_(2)粉末的催化速率为0.00348,而涂层的催化速率为0.00345。在可见光条件下,粉末的催化速率与亚甲基蓝的光解速率相近,涂层的催化速率是0.00307。结论通过SPS技术成功制备了TiO_(2)光催化涂层,其在可见光条件下的催化性能较粉末有显著提升。

TiO_(2)纳米颗粒对7075铝合金表面等离子体电解氧化涂层性能的影响

采用等离子体电解氧化(PEO)技术,利用单极脉冲波形在含有胶体TiO_(2)纳米颗粒的溶胶电解液中制备Al_(2)O_(3)−TiO_(2)复合涂层。溶胶溶液是将1、3和5 g/L的草酸钛酸钾(PTO)溶解在硅酸盐溶液中制得。利用扫描电镜、能量色散光谱、X射线衍射和拉曼光谱对涂层进行表征。采用极化和阻抗技术研究涂层的腐蚀行为。结果表明,TiO_(2)通过微放电方式进入涂层,并掺杂到氧化铝相中。TiO_(2)掺入量较高时,表面微孔减少;反之,掺入量较低时则微孔增多。TiO_(2)含量越高,涂层的外层越致密,内层越厚。电化学测试结果表明,与在不含PTO溶液中制备的涂层相比,在含3 g/L PTO溶液中制备的涂层腐蚀性能得到大幅提高。在不含PTO溶液中制备的涂层含有γ-Al_(2)O_(3),δ-Al_(2)O_(3)和非晶相,而PTO的存在促进α-Al_(2)O_(3)的生成。

等离子喷涂Al_(2)O_(3)·TiO_(2)涂层的性能及其在航空发动机篦齿封严中的应用

目前有关Al_(2)O_(3)·TiO_(2)涂层的性能及其在实体件上的应用研究报道较少。为此,利用等离子喷涂设备在GH4169试片上制备了NiAl自粘结底层和Al_(2)O_(3)·TiO_(2)陶瓷面层,并进行了显微组织、显微硬度、结合强度及弯曲性能的测试,基于试验结果以某型号航空发动机实体零件开展了喷涂验证。结果表明:Al_(2)O_(3)·TiO_(2)陶瓷涂层综合性能良好,用于篦齿封严类零件中能有效保护篦齿,防止篦齿磨损,并提高零件的使用性能,延长使用寿命。

Pr(NO_(3))_(3)掺杂对TC4微弧氧化涂层组织及性能的影响

针对TC4钛合金的生物惰性和耐磨性差问题,采用一步法直接在钛合金表面合成含有生物活性羟基磷灰石的TiO_(2)涂层。在(CH_(3)COO)_(2)Ca-(NaPO_(3))6体系中掺杂微量稀土盐Pr(NO_(3))_(3),研究掺杂对TC4微弧氧化涂层的相组成、微观形貌、显微硬度、摩擦因数、涂层结合力等参数的影响。研究结果表明:通过电解液的优化,在(CH_(3)COO)_(2)Ca-(NaPO_(3))6电解液体系下通过微弧氧化涂技术能够在TC4合金表面直接生成含有羟基磷灰石(HA)的TiO_(2)涂层,有助于提高其生物活性;与未掺杂Pr(NO_(3))_(3)的涂层相比,适量掺杂后的微弧氧化涂层的显微硬度有所提高,当Pr(NO_(3))_(3)掺杂量达到1.0 g/L时,涂层显微硬度达到最大值,约为278.8±2.6HV1;同时获得涂层的摩擦因数最小,在0.25~0.35;当Pr(NO_(3))_(3)掺杂量达到1.5 g/L时,微弧氧化涂层的结合力最大,约为11.2 N左右,涂层的耐磨性最好。在微弧氧化液中适当引入Pr(NO_(3))_(3)掺杂能够提高涂层的耐磨性。

镁合金血管支架TiO_(2)涂层的微形貌调控

采用溶剂热法在镁合金血管支架表面制备了具有微纳米结构的锐钛矿TiO_(2)涂层,研究了溶剂热反应条件对涂层微观形貌的影响。结果表明,通过改变反应时间、HF含量以及反应溶液中F浓度,可获得不同微纳米结构的TiO_(2)涂层。随着反应时间延长,锐钛矿晶体形貌由八面体向片层状转变且致密化;随着反应温度升高,片层微结构逐渐增多、片层的厚度逐渐减小;随着溶液中HF含量增加,片状TiO_(2)的分布逐渐稀疏,涂层化效率降低;随着F离子浓度增加,片状TiO_(2)的排列形式趋于分散,由多片交叉叠加向单片演变。反应条件为160℃×10 h,溶剂配比为0.25 mL/HF(40%),0.25 mL/NH_(4)F(0.2 mol/L)时,镁合金血管支架表面可获得均匀致密、呈片状规整排列的微纳米结构TiO_(2)涂层,表面粗糙度为350.7 nm。

超音速喷涂复合WC基金属陶瓷涂层的性能

采用超音速火焰喷涂技术和等离子喷涂技术在活塞杆用316L不锈钢基体上制备了WC-12Co(WC)/NiCr双重涂层,并制备传统等离子喷涂Al_(2)O_(3)-13TiO_(2)(AT13)涂层作为对照。通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等设备对涂层的性能进行了研究和对比。结果表明,各涂层界面界限清晰,结合性良好,WC涂层的显微硬度为1363 HV0.3,是AT13涂层的1.8倍。在60 min往复摩擦磨损试验条件下,AT13涂层的体积磨损率为WC涂层的4.42倍,WC涂层磨损机制主要表现为磨粒磨损。在3.5%NaCl溶液中,WC涂层和AT13涂层的自腐蚀电位均低于316L不锈钢基体,避免了电偶效应对基体的优先腐蚀,并且AT13涂层的自腐蚀电流密度最大,其次是316L不锈钢基体,WC涂层的自腐蚀电流密度最小,仅为基体的0.57倍。

压力烧结制备二氧化钛包覆的石墨烯增强铝基复合材料

使用压力烧结方法制备了石墨烯纳米片(GNP)增强的7075铝基纳米复合材料,提出了一种通过在GNP的表面涂覆二氧化钛(TiO_(2))来优化界面结合的新工艺,并比对了原石墨烯及具有包覆层石墨烯对铝基纳米复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明,与添加纯GNP相比,添加具有TiO_(2)涂层的GNP的纳米复合材料的力学性能提高。相比于基体,TiO_(2)包覆GNP增强的纳米复合材料的屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别增加了38.9%、34.4%和20.1%。性能的进一步改善是由于TiO_(2)涂层优化了增强相与基体之间的界面结合,从而提高了载荷传递的有效性。

原子层沉积制备的燃料喷嘴表面钝化层的抗结焦性能

采用原子层沉积(ALD)技术在燃油喷嘴模拟实验件表面制备了TiO_(2)、TiO_(2)/Al_(2)O_(3)和TiO_(2)/Ru 3种结焦抑制涂层,在实验温度为800 K,燃油流速为1.26 m/s的条件下对有涂层试样与无涂层试样的抗积碳性能进行了测试。结果表明:TiO_(2)涂层有效地降低了试样表面的粗糙度,阻止了基底易结焦元素(Fe、Cr)的暴露,同时减弱了结焦前驱体的黏附,积碳速率仅为0.0149%/h,和无涂层试样相比,积碳速率降低约一个数量级,相比于TiO_(2)/Al_(2)O_(3)和TiO_(2)/Ru涂层,抗结焦效果最优。