硬质涂层的研究热点及面临问题北大核心CSCD

硬质涂层的制备及改性是当今涂层领域的研究热点之一,随着科学技术的迅速发展及工业要求的不断提高,对硬质涂层材料、性能及其制备技术则提出了更高的要求。本文主要从硬质涂层制备、组元微结构设计及其强化/退化机理、高性能硬质涂层三方面展开,介绍了硬质涂层领域的一些热点研究方向及其目前存在的问题。主要包括以下内容:发展新的沉积系统和涂层制备新技术,实现一些硬质涂层的低温沉积、低压沉积和高速率沉积,以及亚稳相的制备等;基于对Veprek制备的nc-TmN/a-Si3N4纳米复合涂层结构模型和理论解释的质疑,提出纳米晶/非晶复合涂层的研究重点;对比了氧元素在不同的涂层体系中所扮演的角色及其作用机制;总结了低应力厚硬质涂层的结构设计方法、对应机理及存在问题;归纳了一些高性能硬质涂层所需要具备的性能特点及实现方法,如高韧性、高抗裂纹扩展能力涂层,高热稳定性、抗氧化性涂层,超硬耐磨自润滑硼化物涂层。     

纳米硫化物及其涂层在摩擦学中的应用与发展

随着纳米科学技术的迅速发展,将纳米材料应用于摩擦润滑领域受到了广泛的重视.综述了纳米硫化物的优异性质及其复合涂层在摩擦学中新的研究进展.概括了目前纳米复合涂层的制备方法,介绍了纳米硫化物及其复合涂层优异的摩擦性能及其抗磨减摩机理.最后提出了纳米硫化物及其涂层在摩擦学中的研究方向.     

纳米石墨/聚氨酯复合涂层的制备及耐腐蚀性能

为研制高性能电力金具防护涂层,首先,以羟基丙烯酸树脂和异氰酸酯为主要成膜物质,纳米石墨为填料,制备了不同纳米石墨含量的纳米石墨/聚氨酯复合涂料;然后,将涂料喷涂在电力热镀锌钢上,固化干燥后得到纳米石墨/聚氨酯复合涂层;最后,测试了纳米石墨/聚氨酯复合涂层的力学性能和耐磨性,并采用模拟酸雨试验、中性盐雾试验及电化学阻抗谱（EIS）研究了纳米石墨/聚氨酯复合涂层的耐腐蚀性能。结果表明:添加纳米石墨后,涂层与热镀锌钢的附着力有所提高,纳米石墨含量为2.0wt%的纳米石墨/聚氨酯复合涂层的耐磨性比未添加纳米石墨的空白涂层提高了92%,并且涂层中纳米石墨的分布较均匀,表现出良好的耐腐蚀性能。 所得结论表明在涂层中添加适量的纳米石墨可以提高涂层的耐磨性和耐腐蚀性能,进而可将涂层用于电力金具的表面防护。      

热喷涂纳米陶瓷涂层的制备及性能

热喷涂纳米陶瓷涂层的研究是目前陶瓷涂层领域研究热点之一.介绍了国内外热喷涂纳米陶瓷涂层的主要制备方法及涂层性能,重点介绍了可喷涂纳米结构喂料的主要制备方法和工艺路线.与传统微米级陶瓷涂层相比,纳米陶瓷涂层具有更为优异的性能和广阔的发展前景.     

TiB2-TiC/Ti（C,N）复合涂层的研究进展

TiB2-TiC及TiB2-Ti(C,N)复合陶瓷材料由于系列优异性能而成为理想的金属表面涂层材料。综述了高性能TiB2-TiC/Ti(C,N)复合涂层的涂层复合体系、制备工艺、形成机理等方面的研究成果,展望了该复合涂层材料的应用前景及研究发展趋势,为其在工业领域的实际应用指明了方向。     

等离子喷涂隔热、抗冲蚀复合涂层的研究现状

等离子喷涂隔热及抗冲蚀复合涂层是目前涂层领域的研究热点之一。综述了国内外等离子喷涂常规氧化锆、纳米氧化锆及表面钨粉抗冲蚀涂层的研究现状。指出了制备隔热及抗冲蚀复合涂层存在的问题,并展望了其发展前景。     

陶瓷基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学性能研究进展EI北大核心CSCD

摩擦磨损大多数情况下不利于机械设备,我国作为机械制造大国,降低摩擦磨损对工业进步及可持续发展有重大意义。陶瓷基高温自润滑复合涂层作为工业应用中常见体系之一,主要以硬质陶瓷为基体,并掺杂润滑材料作为第二相组成,使其一方面继承陶瓷相优异的高温稳定性及强度,另一方面提高在常见摩擦环境下的润滑性能,因此被广泛应用于船舶、航空航天、生物科技、高速列车等领域,受到研究人员的广泛关注与探索。本文以陶瓷基高温自润滑复合涂层为中心,首先阐述复合涂层及固体润滑材料的基本分类;其次综述不同制备方法的最新研究进展,重点关注工艺参数对制备陶瓷基高温自润滑涂层性能的影响及改善方法;然后归纳改善陶瓷基高温自润滑复合涂层表面摩擦学性能的关键因素,探讨了提升减摩耐磨性能的可行性和研究潜力;最后总结目前陶瓷基高温自润滑复合涂层存在的问题,主要有以下2点:(1)对复合涂层的物相分析仍以解释现象为主,没有完整的理论基础;(2)对不同制备工艺下复合涂层结构和摩擦学性能的改善手段较单一。因此提出相应的解决办法以及未来可能的发展方向:(1)研究陶瓷基体和不同润滑相、附加组元、高温环境的协同作用机理,建立系统的理论基础;(2)针对不同制备工艺的成型机理,重点研究工艺参数的协同作用对复合涂层微观结构形成的影响,扩展制备工艺的改善方法。     

冷喷涂制备锡青铜/准晶复合涂层的微观结构及其摩擦学行为

利用冷喷涂技术制备锡青铜以及锡青铜/准晶复合涂层,采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及硬度计等分析涂层的微观组织与微观硬度,对所制备的涂层进行干摩擦实验,并依据磨痕形貌分析主要磨损机理。研究准晶颗粒作为强化相粒子对于涂层的微观结构及摩擦行为的影响。结果表明:冷喷涂混合粉末所制备复合涂层表现出较高的致密度与微观硬度,硬质准晶颗粒表现出相对较低的沉积效率,复合涂层相对于纯青铜涂层具有稍低的摩擦因数与较高的磨损率,颗粒磨损对复合涂层的摩擦行为起主要作用。     

沉积电压对SiC-C/C复合材料表面水热电泳沉积SiC_n-MoSi_2复合抗氧化涂层的影响

采用水热电泳沉积法在SiC-C/C复合材料表面制备纳米碳化硅和二硅化钼的复相(SiC_n-MoSi_2)抗氧化涂层.分别采用XRD和SEM等测试手段对涂层的晶相组成和显微结构进行了表征.主要研究了沉积电压对涂层显微结构及高温抗氧化性能的影响,分析了涂层试样在1500℃下的静态氧化行为及热循环失效机理.结果表明:外涂层主要由MoSi_2和β-SiC晶相组成.当沉积电压为100～180V时,外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着沉积电压的升高而提高.沉积电压过高(220V)时,复合涂层中出现裂纹等缺陷,涂层的氧化保护能力相应减弱.抗氧化性能测试表明复合涂层可在1500℃的静态空气中有效保护C/C复合材料346h,失重率仅1.41wt%.涂层的高温失效是由于涂层试样在热循环过程中产生了贯穿性裂纹导致的.     

激光熔覆制备纳米陶瓷/金属复合涂层熔覆材料的研究现状

综述了目前国内外激光熔覆制备金属/陶瓷纳米复合涂层所采用的主要熔覆材料体系及存在的主要问题,指出激光熔覆材料是决定熔覆层工艺性能和应用性能优劣的重要因素;给出了激光熔覆制备金属/陶瓷纳米复合涂层用材料的设计应遵循的一般原则。     

书讯：——《电沉积纳米晶材料技术》

本书由屠振密教授主编,国防工业出版社2008年5月出版。 本书主要内容包括：电沉积纳米晶概述;电沉积纳米材料的制备方法及原理;电沉积单金属纳米晶及其纳米复合镀层的制取方法、特性及应用;电沉积纳米合金及其纳米复合镀层的制取方法、特性及应用。其重点主要介绍电沉积技术制备单金属、合金及复合镀层等纳米材料的方法、镀液性能、镀层的微观结构和特性以及应用和发展。     

环氧树脂/二硫化钼纳米复合涂层的疏水及摩擦学性能研究

通过喷涂制备了环氧树脂/二硫化钼纳米复合涂层,并使用聚四氟蜡粉末改善了复合涂层的疏水性能及摩擦学性能。探讨了聚四氟蜡填料的含量对纳米复合涂层的疏水性能及摩擦学性能的影响。同时改变摩擦条件,研究复合涂层的摩擦性能。结果表明,环氧树脂/二硫化钼纳米复合涂层体现出良好的疏水性能和优异的摩擦学性能。     

钛网表面含hBMP-2的复合涂层制备及hBMP-2的释放研究

为提高骨接合钛网的骨整合性和生物活性, 本研究采用碱热处理法在钛网表面构建出具有多孔结构的钛酸盐纳米纤维, 利用电化学沉积技术在钛酸盐纳米纤维表面制备磷酸钙涂层, 并采用不同方法将人骨形态发生蛋白(hBMP-2)引入涂层, 制备了三种含hBMP-2分子的复合涂层(TmhB、TmHedhB和TmHhBed)。实验对各复合涂层的表面形貌、化学成分、相组成和hBMP-2的含量与释放性能进行了表征。研究发现: 各涂层都具有多孔纤维结构, TmHedhB和TmHhBed中的磷酸钙相为羟基磷灰石(HA), 呈“串珠”状包裹在钛酸盐纳米纤维表面, “串珠”状HA的引入促进了复合涂层对hBMP-2的吸附。电化学共沉积技术在钛酸盐纳米纤维表面制备的HA/hBMP-2复合涂层中hBMP-2的含量最大, 达886 ng/mg, 在6~48 h内具有明显的hBMP-2缓释性能。     

纳米SiC涂层的电泳沉积工艺及其抗氧化性能

过去,对电泳沉积siC涂层的研究大多局限于沉积机理方面,对涂层的制备技术方面鲜有报道.为此,采用电泳沉积法在石墨基体上涂敷纳米SiC,分析了沉积时间、电压、粘结剂、添加剂量、固含量和沉积参数对纳米SiC沉积状况的影响,得出了电泳沉积制备SiC涂层的优化参数:电压120 V,SiC纳米粉末固含量30 g/L,PVB 15 g/L,正丁醇1.0%(体积分数),时间3 min.所制备样品经烧结处理即为石墨的SiC涂层,涂层经氧化后能形成致密的SiO2保护膜,具有优良的抗氧化性能.     

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层具有耐磨、耐腐蚀、抗热氧化等优良性能,因而成为目前纳米涂层领域的研究热点之一。归纳了纳米结构Al2O3-TiO2喂料的制备方法,介绍了纳米结构涂层的显微结构和力学性能(断裂韧性、显微硬度、结合强度等),分析了纳米结构涂层的抗热氧化性和摩擦学性能,综述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状,讨论并展望了其未来的发展方向和应用前景。     

纳米金刚石复合涂层技术实现产业化应用

近日，由上海交通大学承担的863纳米材料专项课题“纳米金刚石复合涂层的应用与产业化”通过了专家验收，该课题成功开发出了纳米金刚石复合涂层技术并实现了产品的产业化。该课题采用化学气相沉积法（CVD），在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合涂层，研究得到了制备纳米金刚石涂层的成熟工艺，完成了纳米涂层结构和性能检测工作，利用纳米金刚石复合涂层技术研究开发出多种涂层拉拔模具和耐磨器件产品，     

我国纳米金刚石复合涂层实现产业化

由上海交通大学承担的863纳米材料专项课题“纳米金刚石复合涂层的应用与产业化”超额完成了合同规定的指标并实现产品的产业化。该课题采用化学气相沉积法（cvd）,在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合涂层,研究得到了制备纳米金刚石涂层的成熟工艺,完成了纳米涂层结构和性能检测工作,利用纳米金刚石复合涂层技术研究开发出各种涂层拉拔模具和耐磨器件产品,     

冷气动力喷涂技术制备涂层的研究进展

冷气动力喷涂技术是在室温或有限加热的温度下利用高压气体产生高速气流喷涂金属、合金以及复合涂层的新兴表面工程技术.综述了国内外冷喷涂领域的研究现状,总结了冷喷涂技术制备纯金属涂层、合金涂层以及复合涂层的研究进展,尤其是制备纳米结构涂层的最新成果,主要包括纳米涂层的结构、性能、特点及应用.     

医用钛合金表面改性的研究进展

从金属植入体与生物环境的界面反应,以及钛植入体表面现阶段存在的主要问题出发,叙述了近年来钛表面生物活性、生物相容性、血液相容性、抗菌性涂层的制备、结构及性能,重点总结了应用等离子体喷涂技术制备羟基磷灰石涂层、硅酸盐陶瓷涂层、纳米ZrO2涂层、纳米TiO2涂层,以及采用等离子体浸没离子注入/沉积技术对钛合金表面进行离子注入和薄膜沉积的研究结果.最后,基于钛硬组织植入体表面需求,指出钛硬组织植入体表面改性设计与制备应注重改性层的综合生物学性能及力学安全性.     

壳聚糖/单宁酸复合胶体粒子的制备及功能涂层研究

以壳聚糖(Chitosan,CS)和单宁酸(Tannic acid,TA)为组装基元,在水溶液中通过pH诱导组装制备壳聚糖/单宁酸(CS/TA)复合胶体粒子,用透射电子显微镜(TEM)对复合胶体粒子的尺寸及形貌进行了表征。再将复合胶体粒子水分散液为电泳沉积液,通过电泳沉积技术诱导复合胶体粒子在316L不锈钢表面二次组装制备纳米功能涂层;利用接触角测试对涂层表面的亲疏水性进行了研究;并通过体外细胞实验探究了涂层的细胞相容性,抗菌实验测试了涂层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性。研究结果表明,通过电诱导胶体粒子可以在316L不锈钢表面形成了致密的纳米涂层材料,涂层具有良好的细胞相容性和抗菌作用,在生物涂层领域有着潜在应用前景。