超声波辅助铁基体电沉积Zn-Ni-P/纳米ZrO_(2)复合镀层及性能研究

通过电沉积并辅助超声波振荡在铁基体上制备出Zn-Ni-P/纳米ZrO_(2)复合镀层。研究了镀液中ZrO_(2)颗粒浓度对复合镀层中ZrO_(2)颗粒含量以及复合镀层表面形貌、相结构、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着镀液中ZrO_(2)颗粒浓度从5 g/L增加至30 g/L,ZrO_(2)颗粒含量呈现先升高后降低趋势,复合镀层的形貌特征发生变化,导致硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能存在差异,但不同复合镀层的相结构无明显差异,都含有单质Zn、Ni_(5)Zn_(21)和ZrO_(2)相。镀液中ZrO_(2)颗粒浓度为20 g/L时,复合镀层中ZrO_(2)颗粒含量达到10.43%,该复合镀层的晶粒细小且结合紧密,表现出良好的致密性,硬度达到503.5 HV,平均摩擦系数和磨损失重仅为0.48和3.42 mg,电荷转移电阻和低频端阻抗值分别达到6.34×10^(3)Ω·cm^(2)和6.84×10^(3)Ω·cm^(2),其性能与Zn-Ni-P合金镀层相比显著提高。适当增加镀液中ZrO_(2)颗粒浓度有利于提高复合镀层中ZrO_(2)颗粒含量,使复合镀层的晶粒明显细化且致密性改善,具有较强的阻碍局部塑性变形和承载能力,并且能有效抑制电化学腐蚀,从而表现出更好的性能。

镁合金表面含ZrO_(2)微弧氧化复合膜层的研究进展

镁合金耐蚀性差,极大限制了其在易腐蚀环境中的应用。微弧氧化能够在镁合金表面制备一层类陶瓷氧化膜,能有效提高其耐蚀性。受微弧氧化成膜机理的影响,膜层中往往存在大量孔洞和裂纹;并且通常氧化膜主要由MgO组成,在潮湿或酸性环境中会吸水或溶解,导致膜层的耐蚀性不理想。将具有优良化学稳定性和高硬度的ZrO_(2)引入镁合金微弧氧化膜中,获得主要由ZrO_(2)构成或含ZrO_(2)的氧化膜,同时减少膜层中缺陷,能够提高其对镁合金基体的保护效果。从镁合金微弧氧化电解液、电参数、两步微弧氧化工艺及与其他表面处理技术相结合的4个方面概述了含ZrO_(2)微弧氧化复合膜层的制备工艺、成膜机制及耐蚀性等方面研究的进展,同时分析了各自存在的问题及不足。未来有必要优化制备含ZrO_(2)微弧氧化膜的电解液的组成,以保证其稳定性和有效性,并明确使用过程中电解液各成分的消耗和补充规律。进一步研究两步微弧氧化工艺,获得对镁合金基体有更好保护作用的复合膜层。探索将微弧氧化与其他表面处理技术相结合,综合利用2种技术及膜层的优点。根据ZrO_(2)在不同温度下的结构变化,可以进一步分析微弧氧化过程中的温度场分布和膜层形成机理。

ZrO_(2)颗粒含量对2A12铝合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

为了提高2A12铝合金微弧氧化膜层的耐蚀性,利用非对称双极性脉冲电源制备具有不同纳米ZrO_(2)颗粒含量的微弧氧化复合膜层,研究了纳米ZrO_(2)颗粒对2A12铝合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、电化学工作站等仪器对复合膜层进行分析测试.结果表明:当电解液中加入1 g/L的ZrO_(2)颗粒时,复合膜层中的自腐蚀电流密度最小,极化电阻值最高,耐蚀性最好;当复合膜层中ZrO_(2)颗粒含量由2 g/L增加到3 g/L时,复合膜层中形成的裂纹明显增多,复合膜层的耐蚀性下降.

钛基复合镀Pt-ZrO_2电极镀层及其析氢电催化性能

为了寻找电化学工业理想的电催化电极,通过复合电沉积技术制备了钛基复合镀PtZrO2电极。测试证明,PtZrO2电极镀层结合力强、硬度高、耐腐蚀和耐热性能优良。钛基复合电沉积PtZrO2电极作为阴极,在300g/LNaCl溶液中(60℃,阴极电流密度300mA/cm2)电解能降低氢超电势580mV。结果表明,钛基复合镀PtZrO2电极是优良的析氢电催化电极,电催化性能的增加除了较小的反应电阻外,较大的表面粗糙度也是一个重要因素。

C/C复合材料表面等离子喷涂ZrO_(2)/SiO_(2)涂层的组织结构及抗烧蚀性能

为了提高C/C复合材料的抗氧化性能,采用大气等离子喷涂(APS)法在C/C表面制备ZrO_(2)/SiO_(2)复合涂层,选用氧乙炔在1450,1700,2000℃下对涂层进行烧蚀考核,并对团聚粉体以及烧蚀前后涂层的成分及组织进行分析。结果表明:大气等离子喷涂虽然可以实现C/C基体表面ZrO_(2)/SiO_(2)复合涂层的制备,但是由于2种材料熔点差异较大导致粉体熔融不充分,涂层孔隙率为40.12%,涂层结合强度为12.1 MPa。ZrO_(2)/SiO_(2)复合涂层抗烧蚀性能表现较好,其防护机理随温度的增加可以分为2个阶段:低温阶段,SiO_(2)熔化并起到封填愈合作用,提高了致密度,ZrO_(2)逐渐形成骨架,支撑液态SiO_(2);高温阶段,SiO_(2)逐渐蒸发损耗,涂层中仅剩ZrO_(2)并且发生烧结,继续起到抗氧化烧蚀的作用。

Sn/ZrO_(2)镀层的制备及ZrO_(2)纳米粒子对电沉积过程的影响

在酸性硫酸盐体系中,采用超声辅助电沉积制备Sn/ZrO_(2)复合镀层,探究了超声功率、ZrO_(2)纳米粒子浓度和阴极电流密度对Sn/ZrO_(2)复合镀层的耐蚀性影响;通过线性扫描伏安法和交流阻抗法,研究了Sn/ZrO_(2)体系中ZrO_(2)纳米粒子对电化学反应过程的影响;通过SEM和XRD分别测试镀层形貌和微观结构。实验结果表明,较优电沉积工艺为:超声功率为300 W,ZrO_(2)纳米粒子浓度为7 g/L,阴极电流密度为2.5 A/dm^(2)。在较优条件下,探究纯Sn镀层和Sn/ZrO_(2)复合镀层电沉积过程,超声辅助纳米粒子的加入使镀层表面更加致密,增加了沉积过程活性位点,促进了Sn^(2+)的沉积,细化了晶粒,使得镀层表面更加平整致密。

HVOF和APS喷涂制备掺杂超细Al_(2)O_(3)颗粒复合CoNiCrAlY涂层研究

在MCrACY中添加一定量Al_(2)O_(3)可提高其高温磨损性能。为此,将CoNiCrAlY和微米级Al_(2)O_(3)粉末颗粒按比例混合后在密封球磨机里球磨,筛分后得到复合CoNiCrAlY/Al_(2)O_(3)粉末颗粒。分别采用超音速火焰(HVOF)喷涂和大气等离子(APS)喷涂制备复合CoNiCrAlY/Al_(2)O_(3)涂层,并对喷涂粉末及2种涂层的形貌及性能进行了分析表征。SEM分析显示粉末颗粒内部含弥散分布的超细Al_(2)O_(3)颗粒。2种方式制备的涂层都含有弥散分布的超细Al_(2)O_(3)颗粒。HVOF制备的涂层中保留超细Al_(2)O_(3)颗粒较好。APS制备的涂层中超细Al_(2)O_(3)颗粒有所减少,涂层层间形成大量层状氧化物。2种方式制备的涂层中,HVOF制备的涂层硬度、结合强度高。

Zr-2合金表面ZrO_(2)/Cr复合膜的高温蒸汽氧化行为

用微弧氧化(MAO)和磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)在Zr-2合金表面制备ZrO_(2)/Cr复合膜,用热重分析仪(TGA)评估了Zr-2合金基体和ZrO_(2)/Cr复合膜在900~1100℃蒸汽环境中的抗氧化性能,并分析其氧化后氧化层的截面结构、相组成和成分深度分布。结果表明,在900、1000和1100℃蒸汽环境中分别氧化3600 s后,ZrO_(2)/Cr复合膜试样单位面积增重约为Zr-2合金基体的3/8、1/4和2/5。在高温蒸汽环境中,ZrO_(2)/Cr复合膜表面氧化生成的致密Cr_(2)O_(3)膜能抑制氧向内扩散,提高锆合金的抗蒸汽氧化性能,阻止锆试样在1000℃蒸汽环境中出现分离氧化。ZrO_(2)/Cr复合膜的表面Cr层完全消耗前,Cr涂层的氧化主要取决于铬向外扩散,而不是氧向内扩散。在蒸汽氧化过程中,MAO膜的中间层能抑制氢渗透进入锆合金基体。

复合绝缘子及金具抗风性能本质提升方法

风沙灾害带来的输电线路故障中线路绝缘子风偏、连接金具磨损等问题尤为突出。笔者从复合绝缘子伞裙和金具两方面展开抗风性能本质提升方法研究。首先在复合绝缘子伞裙部分研究引入新型高聚物环氧材料,开展了材料选型和改性研究,具备优异电气绝缘性能、耐老化性能和较高的机械性能,有效解决大风沙尘对复合绝缘子伞裙的损伤难题。然后对于绝缘子金具,采用添加抗磨损涂层的方式提升机械性能。通过溶胶-涂覆法在抛光后的金具表面制备保护型涂层,以Al_(2)O_(3)为主要涂层,ZrO_(2)为改善层,制备了不同层数的复合涂层,研究了ZrO_(2)对金具表面Al_(2)O_(3)涂层微结构的影响,在金具表面形成致密且平整的涂层。研究结果表明,通过对绝缘子伞裙和金具的整体设计与材料研究,有效提升了复合绝缘子抗风抗磨损性能。