一步电沉积Ca-P/CTS复合涂层的制备及其耐蚀性

通过一步电沉积法在AZ31镁合金基体表面上沉积钙磷/壳聚糖(Ca-P/CTS)复合涂层,通过共聚焦显微镜(CLSM)、扫描电镜(SEM)和红外光谱分析仪(FT-IR)对Ca-P/CTS复合涂层的形貌、结构以及成分进行分析,采用电化学测试研究了其耐蚀性。结果表明:Ca-P/CTS复合涂层能够有效提高AZ31镁合金基体的耐蚀性,当壳聚糖的质量浓度为0.2g/L时,复合涂层的耐蚀性最好。     

TC4钛合金表面WSi_2/W_5Si_3复合涂层制备及性能研究

利用磁控溅射(PVD)、化学气相沉积(CVD)以及热扩散渗硅方法在TC4钛合金表面制备WSi_2/W5Si_3复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对复合涂层的结构、组织形貌以及微区化学成分进行分析;对复合涂层显微硬度、附着力以及耐磨性进行测试。结果表明:WSi_2/W5Si_3复合涂层的WSi_2层和W_5Si_3层厚度分别为20、56μm,显微硬度平均值分别为10.70和8.32 GPa; WSi_2/W_5Si_3复合涂层与基体结合力为171.6 N; WSi_2/W5Si_3复合涂层表面摩擦因数为0.75,磨损率为1.184×10~(-6)mm~3·mm~(-1)。在TC4钛合金表面制备的WSi_2/W_5Si_3复合涂层结构均匀致密,与基体结合良好。     

掺杂镍对镁合金表面冷喷涂锌基涂层性能的影响

目的研究镍添加对冷喷涂锌基涂层耐蚀性的影响,为镁合金提供有效的防护涂层。方法采用低压冷喷涂技术在镁合金基体表面分别制备锌基和锌/镍基复合涂层,通过微观观察、摩擦磨损实验、电化学极化法和电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验,研究镁合金表面冷喷涂涂层的结构、摩擦磨损行为和耐蚀性。结果镁合金表面冷喷涂锌基涂层后,其硬度和耐磨性得到显著提高,掺镍后的锌/镍基涂层具有更高的硬度和耐磨性。锌基和锌/镍基涂层均能为镁合金提供腐蚀防护,锌/镍基涂层比锌基涂层具有更好的耐蚀性。相对镁合金来说,锌基涂层和锌/镍基涂层的自腐蚀电位分别正移了260 mV和560 mV;长期腐蚀后锌/镍基涂层形成了更致密的腐蚀产物膜,腐蚀电阻显著高于锌基涂层。结论冷喷涂锌基和锌/镍复合涂层均能对镁合金提供防护作用,掺杂镍后的锌/镍基复合涂层具有更高的硬度、耐磨性和耐蚀性。     

AZ31镁合金表面化学气相沉积钨涂层工艺及其耐蚀性和耐磨性

为提高镁合金表面耐蚀耐磨性能,采用化学气相沉积法在镁合金表面制备了钨涂层,并对其工艺进行了研究。利用扫描电镜、能谱仪等分析技术对钨涂层成分、组织结构以及微观形貌进行了表征;利用高温摩擦磨损试验机(HT-1000)、综合电化学测试方法对钨涂层耐磨性能和耐蚀性能进行分析。结果表明:沉积温度为440℃时可获得致密均匀、与基体结合良好的钨涂层;沉积钨涂层使表面硬度大幅度提高,表面耐磨性增加,能有效的降低镁合金表面活性,腐蚀电位相对于镁合金基体正移了1.21V,大幅提高了其耐蚀性能。     

自动化切割用硬质合金表面涂层的力学性能

采用化学气相沉积法,在硬质合金材料表面制备Ti CN/Fe2O3/Ti N复合型涂层,研究复合型涂层的微观组织、硬度、物相和界面结合力。结果表明,沉积温度为1 200℃时,复合涂层的微观硬度为1 827 HV,其与基体的结合强度最大,临界载荷为134.9 N。     

镁合金表面SA/GO耐蚀/耐磨一体化复合涂层EI北大核心CSCD

氧化石墨烯(GO)作为一种典型的二维层状材料在表面防护领域具有较大的应用潜力,然而其团聚现象和表面大量纳米孔隙的存在往往会削弱其对基体的保护作用。将硬脂酸(SA)接枝到GO片层并采用自组装的方法,在AZ31B镁合金表面制备SA-GO复合涂层。采用SEM、XRD和FT-IR表征涂层的表面形貌、结构以及官能团;采用接触角测试仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机分别表征涂层的润湿性、耐蚀性以及耐磨性。电化学测试结果表明,该复合涂层的引入使得腐蚀电流密度降低了约三个数量级,显著提高了镁合金基体的耐蚀性,这与涂层孔隙率的降低以及疏水性的增加有关。摩擦测试结果表明:与镁合金基体相比,SA-GO涂层的磨损率降低了99.3%,摩擦因数降低了83.1%,这与SA的自润滑性能以及GO层间距增加导致GO片层更易滑移有关。研究成果为实现金属表面防腐/耐磨一体化防护研究提供了实验依据和理论基础。     

TA2表面电火花沉积Zr/WC复合涂层特性及界面行为研究

目的通过在TA2表面进行电火花沉积改变其表面性能。方法采用电火花沉积技术,在基体TA2表面制备Zr/WC复合涂层,然后分别用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)、X射线应力分析仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机分析涂层的微观组织、化学成分分布、残余应力、显微硬度分布以及涂层的耐磨性。结果复合涂层连续、均匀,厚度约为50~80μm;涂层表面不平整,存在很多小坑和粘连,涂层内部有少量气孔和裂纹;复合涂层与基体的主要元素Ti、Zr、W之间发生相互扩散,并发生冶金反应;经过电火花沉积后TA2表面存在较大的残余应力,通过改变工艺参数可有效控制残余应力;复合涂层表面显微硬度值最高能达到960.5HV200g,约为基体的4倍;经过电火花沉积Zr/WC复合涂层的试样磨损量远远小于TA2试样,ε_w=4.1,沉积层的耐磨性比基体材料提高了3.1倍,经电火花沉积制备复合涂层后表面的耐磨性显著提高。结论在TA2表面电火花沉积Zr/WC复合涂层可以改善其表面性能。     

非连续金刚石/Ta基碳化物复合涂层结构及性能EI北大核心CSCD

为提升硬质合金的硬度和耐磨性,改善其与金刚石涂层的结合强度,先用双辉等离子表面合金化技术在其表面制备Ta金属层,再用化学气相沉积法对Ta金属层进行碳化-沉积复合处理,制备出非连续金刚石/Ta基碳化物复合涂层。研究了源极与工件极电位差对金属层的影响以及复合涂层的结构与性能。结果表明:制备的金属层均由连续致密的胞状α-Ta组成;随电位差的增大,Ta金属层的显微硬度和结合强度均先升高后降低;电位差为240 V时,Ta金属层的显微硬度和结合力最高,分别达1151HV0.2和117 N;碳化-沉积后,涂层由表面离散分布的非连续金刚石颗粒和TaxC(TaC、Ta2C)组成,其显微硬度提高至基体的1.8倍,磨损率仅为基体的45%。非连续金刚石/Ta基碳化物复合涂层具有良好的结合性能,能有效提升硬质合金的硬度和耐磨性能。     

AISI 316L表面氮化复合类金刚石涂层的相结构及摩擦学性能

为提高类金刚石涂层与奥氏体不锈钢之间的结合强度,利用等离子体增强化学气相沉积技术分别在未处理和氮化处理的AISI 316L表面沉积类金刚石（DLC）涂层,研究不同沉积温度下DLC及氮化复合DLC涂层的相结构与摩擦学性能。采用X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）表征涂层的相结构;采用扫描电子显微镜（SEM）观察截面形貌,并用EDS测量氮、碳元素的深度分布;采用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机、超景深显微镜、划痕仪检测DLC涂层的摩擦学性能。结果表明：氮化复合DLC涂层的结合力和耐磨性优于DLC涂层;其中100 ℃时,硬度和结合力分别提高25%和175%,综合性能最好。沉积DLC涂层的过程中,氮化层中氮原子因扩散而重新分布,使氮化层的厚度增加,硬度梯度减缓,更有利于基体与DLC涂层间的过渡。     

沉积时间对AZ91D合金表面Ni-P-SiC复合镀层性能的影响

目的提高镁合金的耐蚀性和耐磨性。方法以AZ91D镁合金为基体,采用SiC颗粒质量浓度为3 g/L的Ni-P化学镀溶液,在其表面沉积不同时间,制备Ni-P-SiC复合镀层。通过扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度测试、粗糙度仪、电化学腐蚀和磨损等试验来分析和评价Ni-P-SiC复合镀层的厚度、表面粗糙度、显微硬度、耐腐蚀性能和耐磨性能。结果 Ni-P-SiC复合镀层的厚度和表面粗糙度随沉积时间增加而增加,沉积时间为150 min时,镀层厚度可达53μm,表面粗糙度为2.5μm。沉积时间为120 min时,镀层的显微硬度最高,为641HV,此时复合镀层的耐蚀性和耐磨性最好,自腐蚀电位高达-0.73 V,腐蚀电流密度为0.78μA/cm~2,磨损体积最小,为1.04×10~(-3)mm~3。与AZ91D镁合金基体相比,沉积复合镀层后的样品更耐蚀,说明复合镀层有效改善了镁合金基体的耐蚀性。结论沉积时间对Ni-P-SiC复合镀层的性能有一定影响,在沉积时间为120 min时获得的复合镀层具有较好的耐蚀性和耐磨性。     

SiO2 对镁合金阴极电泳涂层耐磨性的影响

目的提高镁合金有机涂层的耐磨性能。方法用KH450硅烷改性Si O2粉体,并充分分散于电泳漆中。用KH460硅烷预处理镁合金表面,并阴极电泳复合涂层。通过铅笔硬度测试、摩擦磨损实验、画圈附着力测试、NMP(N甲基吡咯烷酮)试验和Machu试验,分别评价阴极电泳涂层的硬度、耐磨性能、附着力、抗NMP溶胀性能和耐蚀性,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行分析。结果在镁合金用KH460预处理的前提下,添加Si O2粉体使涂层硬度由4H上升为5H,同时也提高了涂层的耐蚀性,并且涂层的附着力保持为1级,抗NMP溶胀性能仍120 h。在预处理镁合金基体上制得的原漆涂层和添加纳米Si O2的涂层耐磨性较好,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.47和0.475,摩擦系数均低于0.4;在未预处理镁合金基体上制备的原漆涂层和在预处理镁合金基体上制备的添加微米Si O2的涂层耐磨性较差,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.665和0.673,摩擦系数均大于0.7。四种涂层磨损破坏的机制主要为疲劳破坏。结论 Si O2粉体的加入可以有效提高涂层的耐蚀性和铅笔硬度,同时不降低涂层的附着力和抗NMP溶胀性能。用硅烷对镁合金进行预处理,向电泳漆中添加硅烷处理的纳米Si O2,可有效提高阴极电泳涂层的耐磨性。     

Wear and corrosion properties of laser cladded Cu47Ti34Zr11Ni8/SiC amorphous composite coatings on AZ91D magnesium alloy

To improve the wear and corrosion properties of AZ91D magnesium alloys, Cu-based amorphous composite coatings were fabricated on AZ91D magnesium alloy by laser cladding using mixed powders of Cu47Ti34Zr11Ni8 and SiC. The wear and corrosion behaviours of the coatings were investigated. The wear resistance of the coatings was evaluated under dry sliding wear condition at room temperature. The corrosion resistance of the coatings was tested in 3.5% （mass fraction） NaCl solution. The coatings exhibit excellent wear resistance due to the recombined action of amorphous phase and different intermetallic compounds. The main wear mechanisms of the coatings and the AZ91D sample are different. The former is abrasive wear and the latter is adhesive wear. The coatings compared with AZ91D magnesium alloy also exhibit good corrosion resistance because of the presence of the amorphous phase in the coatings.     

镁合金表面冷喷涂层防护研究进展

镁合金作为最轻质的金属结构材料,由于其密度低和比强度高等优良的物理和力学性能,在航空、航天、汽车以及电子等领域引起广泛关注。然而,镁合金化学性质活泼、耐腐蚀和耐磨损性差等缺点严重制约其进一步应用。近些年发展起来的冷喷涂技术,在固态下制备涂层,涂层致密且与基体结合良好,因此可为镁合金表面防护提供一种新的有效方法。主要综述了镁合金表面冷喷涂耐腐蚀涂层(纯铝、铝合金和复合材料涂层)和耐磨损涂层(合金和复合材料涂层),论述了影响冷喷涂层耐腐蚀、耐磨损以及其他力学性能(硬度和涂层/基体结合强度)的主要因素,包括杂质元素含量、合金种类以及复合材料涂层中陶瓷颗粒含量、尺寸和形貌等。对比了几种常用表面处理技术制备的纯铝涂层的耐腐蚀性能,并阐述了冷喷涂技术在镁合金表面防护方面的优势。此外,还分析了热处理对冷喷涂纯铝和复合材料涂层耐蚀性的影响。最后提出了目前冷喷涂技术在镁合金防护方面的局限性以及发展难题,对未来研究趋势进行了展望。     

镁合金表面Ni+C涂层的耐腐蚀与耐磨性能研究

目的提高镁合金表面的耐腐蚀和耐磨损性能。方法采用非平衡磁控溅射离子镀技术与化学镀技术相结合,在GW83镁合金表面制备Ni+C复合膜层。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱分析了薄膜的形貌、成分和结构。利用电化学和浸泡后ICP-AES测试,评价了该复合碳膜涂层的耐腐蚀性能。同时采用摩擦磨损试验获得Ni+C复合膜层的磨损寿命。结果 Ni+C复合膜层致密均匀,表面孔隙率极低,表面碳层为典型的类石墨膜并且含有大量的无序结构。相对于GW83镁合金来说,Ni+C复合膜层的存在导致在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀电位正移了301 m V,腐蚀电流密度从186μA/cm2降低至11μA/cm2。浸渍后ICP-AES试验显示,Ni+C涂覆的镁合金GW83的金属离子释放量更低。摩擦磨损试验表明,Ni+C涂层的磨损寿命为7000 s,与镁合金基体相比,Ni+C复合涂层极大地提高了其磨损寿命。结论在该Ni+C复合膜层中,表面碳层较致密,与Ni层结合良好,显著提高了基体的耐腐蚀性能。此外由于存在较厚的Ni中间层,对膜层起到了较大的支撑作用,Ni+C复合膜层从而延长了基体镁合金的磨损寿命。     

镁合金表面化学镀 Ni-P 和 Ni-P-SiC 的对比

目的提高镁合金的耐磨性、耐蚀性,扩大其应用领域。方法采用"磷酸+钼酸铵酸洗→HF活化"的方法进行前处理,直接在AZ91D镁合金表面化学镀Ni-P合金镀层和Ni-P-SiC复合镀层。对两种镀层的表面和截面形貌、成分、结构、硬度、耐蚀性及耐磨性进行了系统比较。结果在Ni-P合金镀层中引入SiC粉末后,镀层的胞状颗粒细化,硬度提高至643HV,但其腐蚀电流密度有所增大。结论与Ni-P合金镀层相比,Ni-P-SiC复合镀层的耐蚀性有所下降,但耐磨性能大大提高。     

Mg-Gd-Y-Zr镁合金高速激光熔覆Al-Si涂层的组织与性能

采用高速激光熔覆技术在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备Al-Si涂层。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电化学分析测试、摩擦磨损测试对熔覆层的微观组织及性能进行表征,研究了基体与Al-Si涂层的冶金机理以及耐磨耐蚀能力。结果表明,熔覆层组织包括树枝状α-Mg固溶体、不规则块状Mg₂Si、α-Mg+Al₁₂Mg₁₇共晶以及花瓣状组织Al₃Mg₂。由于细晶强化和第二相强化等原因,Al-Si涂层的硬度达到160 HV0.1。此外,与镁合金基体相比,Al-Si涂层的耐腐蚀性能显著提高,自腐蚀电位相比基体提高约200 mV,自腐蚀电流密度降低2个数量级,抗磨损效果提高30.7%,因此Al-Si涂层有望成为稀土镁合金更有前景的耐磨耐蚀防护涂层。     

镁合金表面超声微弧氧化载氟生物涂层耐磨性和耐蚀性

目的提高医用镁合金微弧氧化涂层的耐蚀性、耐磨性,并赋予涂层抗菌性和生物活性。方法镁合金表面采用超声微弧氧化技术,在镀液中加入0.4、1.4、2.4、3.4 g/L的Na F,制备载氟生物涂层。通过SEM观察载氟对涂层表面形貌的影响,分析涂层的主要元素变化,进行了涂层厚度、孔隙率、拉伸强度的测定,并进行了摩擦磨损实验、电化学腐蚀实验、覆膜抗菌实验,评价了不同载氟生物涂层的结合性能、耐磨性能、耐蚀性和抗菌性。结果适量载氟生物涂层表面分布了均匀的孔隙。随着NaF浓度的增加,涂层中氟元素的含量升高,涂层厚度也随之增加,且涂层的结合强度提高了3.5~10.0 MPa。氟元素可促进涂层表面氧化物反应膜的形成,有利于减轻粘着磨损,使摩擦系数降低了0.17~0.35。载氟涂层的自腐蚀电位提高了95~170 m V,而自腐蚀电流降低约两个数量级,涂层抗菌率为61%~76%。结论超声微弧氧化镀液中添加Na F,提高了涂层结合强度、耐磨性、耐腐蚀性,涂层具有一定的抗菌性,实现了生物涂层的多功能性。     

镁合金磷酸盐 /氮化硅双层复合膜结构及耐蚀性能研究

目的针对传统镁合金化学转化膜裂纹尺寸大、耐腐蚀性差等问题,制备一种镁合金磷酸盐/氮化硅双层结构的抗腐蚀复合膜。方法先对镁合金进行传统磷酸盐转化处理,再运用等离子体增强化学气相沉积技术沉积氮化硅膜层,分析复合膜的形貌、元素分布、表面电位及极化曲线,并与磷酸盐转化膜进行对比。结果氮化硅膜层能在磷酸盐转化膜裂纹处选择性优先沉积,从而在相当程度上填补转化膜层的裂纹,形成致密的复合膜结构。具有复合膜结构的镁合金表面电位和腐蚀电位明显高于传统磷酸盐转化处理的镁合金。结论镁合金表面制备磷酸盐/氮化硅双层复合膜后,抗腐蚀能力明显高于传统磷酸盐转化处理的镁合金。