铝基表面等离子喷涂Al2O3-TiO2-Ta涂层的制备及防腐性能

采用等离子喷涂技术在铝基表面构建Al₂O₃-TiO₂涂层和Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层。由于钽元素的引入,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层表面形貌更均匀、致密。同时钽金属具有极强的耐酸碱特性,因此,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层相对于Al₂O₃-TiO₂涂层具有更强的耐腐蚀性。Tafel曲线结果显示,Al₂O₃-TiO₂涂层使得基体的腐蚀电位仅正移了99.6 mV,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层使得铝基体腐蚀电位正移了208.9 mV。因此,由于耐蚀性极强的Ta金属的掺入,Al₂O₃-TiO₂涂层的防腐性得到了极大的增强,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层有效地防止铝合金腐蚀。     

激光重熔Al2O3-TiO2涂层的强韧性能

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在Ti-6Al-4V基体上制备了Al₂O₃-TiO₂涂层,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度试验和压痕试验等方法研究了激光重熔对涂层的组织及强韧性能的影响.结果表明,等离子喷涂Al₂O₃-TiO₂涂层中的主相为γ-Al₂O₃,而相应重熔涂层中的主相为α-Al₂O₃.激光重熔可消除喷涂态涂层内部的孔隙、微裂纹和层状堆垛等微观缺陷,获得致密化的组织,并使涂层与基体形成良好冶金结合.重熔涂层的硬度比相应喷涂态涂层约提高了50%,裂纹扩展抗力相比喷涂态涂层提高了近两倍.激光重熔纳米涂层中的未熔增强颗粒和纳米结构特性等对涂层起到了协同强化和韧化作用.     

等离子喷涂不同比例掺杂G-Al2O3-13%TiO2复合涂层的耐腐蚀性能

为解决等离子喷涂陶瓷涂层孔隙率高的问题,将 Al₂O₃-13%TiO₂(AT13)粉体与 CaO-MgO-Al₂O₃ -SiO₂(G)硅酸盐玻璃粉按不同比例混合,采用等离子喷涂技术制备得到 AT13、G ∶AT13 = 1 ∶ 10(GA-1)、G ∶AT13 = 2 ∶ 10 (GA- 2)、 G ∶AT13 = 3 ∶10 (GA-3) 这 4 种涂层,对 4 种涂层的相组成和微观形貌进行了分析,利用浸泡腐蚀与电化学腐蚀试验分别对涂层耐腐蚀性能进行了研究。 结果表明:4 种涂层均由 α-Al₂O₃ 、γ-Al₂O₃ 、金红石型 TiO₂ 和 Al₂TiO₅ 相组成;AT13、 GA-1、GA-2 和 GA-3 涂层的孔隙率分别为 13. 2%、11. 4%、7. 8%和 8. 8%;在 3. 5% NaCl 溶液中浸泡腐蚀 1000 h 后,3 种 GA-X (X= 1,2,3)涂层的腐蚀面积与纯 AT13 涂层相比都有所减小;电化学阻抗(EIS)和动电位极化曲线(PD)结果表明涂层的耐腐蚀性随着玻璃粉的掺入而提高,但玻璃粉掺量不是越高越好,以 G ∶AT13= 2 ∶10 比例掺杂的涂层耐腐蚀性能最优。     

纳米Al2O3/TiO2多层涂层的低温制备及其性能*

采用原子层沉积技术(ALD)在 200 ℃低温条件下将纳米 Al₂O₃ / TiO₂ 多层涂层沉积在硬质合金刀具表面。利用扫描电镜 SEM、划痕测试仪和三向测力仪以及数控机床等设备,对不同形式的纳米 Al₂O₃ / TiO₂ 多层涂层刀具的涂层-基体结合力和切削性能等进行研究。结果表明,基于原子层沉积技术低温制备的纳米多层涂层刀具的涂层-基体结合强度高;涂层层数、 涂层沉积顺序及涂层层厚比对纳米多层涂层刀具的切削力有不同程度的影响;纳米多层涂层刀具更适合高速切削,当切削速度大于 2.33 m / s 时,纳米多层涂层刀具的切削力和摩擦因数呈下降趋势,表现出良好的切削性能,其中双层纳米涂层刀具的切削性能更好;在高速切削时,纳米多层涂层刀具表面摩擦因数比普通未涂层硬质合金刀具低,纳米 Al₂O₃ / TiO₂ 多层涂层能够有效改善刀具的黏结磨损,减少刀-屑粘黏现象和烫伤现象,能够改善刀具表面的耐磨损性能。     

多孔ZrO2-8 wt% Y2O3涂层的制备及性能

航空发动机的效率与转动叶片和机匣之间的间隙密切相关。为了控制转子和静子之间的间隙,需要在机匣表面制备可磨耗的封严涂层。在发动机的高温端,ZrO₂-8wt% Y₂O₃涂层是经常采用的封严涂层基体。涂层中的孔隙可以增加涂层的可磨耗性。本文利用聚苯酯(PHB)增加等离子喷涂的ZrO₂-8 wt% Y₂O₃涂层的孔隙率。为了避免聚苯酯在等离子喷涂过程中的烧损,利用溶胶-凝胶法在聚苯酯颗粒表面沉积一层TiO₂层。文中将讨论采用此方法制成的涂层的形态、孔隙率、硬度和可磨耗性。结果表明,在喷涂粉末中混合包覆型的聚苯酯后,涂层的孔隙率将会得到提升,涂层硬度将会下降。磨耗试验的结果表明涂层的磨耗深度随着涂层孔隙率的增加而增加。     

等离子喷涂制备ZrB2/SiC/Ta2O5涂层抗烧蚀性能研究

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,通过等离子喷涂法在C/C表面制备了SiC/Al₂O₃内层和ZrB₂/SiC/Ta₂O₅外层的双层涂层,通过XRD,SEM和EDS分析了涂层烧蚀前后的物相组成、微观结构和成分分布。烧蚀前涂层表面没有裂纹并且内层与基体、内层与外层之间结合良好。元素Zr、Si、Ta在涂层表面的分布相近,涂层表面成分分布均匀性良好。通过氧乙炔火焰在1800 ℃下对涂层的抗烧蚀性能进行考核。烧蚀过程中形成的镶嵌结构有利于阻挡氧气的渗入,Ta-Si-O玻璃层的形成封填了涂层孔隙,对基体有良好的保护效果,涂层表现出了较好的抗烧蚀性能。     

磁致涡流效应对化成铝箔Al2O3-TiO2复合膜结构及性能的影响

以TiCl₄为前驱体溶液,通过磁场辅助电沉积法在腐蚀箔表面形成具有高介电常数的Al₂O₃-TiO₂复合氧化膜。系统研究了磁致涡流效应（MHD效应,Magnetohydrodynamics）对电解液中离子扩散行为及Al₂O₃-TiO₂复合氧化膜结构与性能的影响规律。采用XRD能谱、扫描电镜SEM以及EDS能谱等手段对氧化膜晶相、表面/截面形貌以及Ti元素分布进行表征。结果表明,随着磁感应强度B的增强,电解液中Ti⁴⁺向箔面及蚀孔内的扩散速率增大,复合膜层中锐钛矿型TiO₂含量提高,且其在箔面及蚀孔内部分布均一性提升。另外,氧化膜阳极升压曲线、Tafel极化曲线及交流阻抗曲线的分析结果表明,MHD效应提高了复合氧化膜介电常数,减少了阳极氧化阶段的形成电量,对应的化成箔比电容增大至58.29 μF/cm²,较之无MHD制备的Al₂O₃-TiO₂化成箔,其形成电量减少了24.6%,比电容增加了10.1%。     

Dry Sliding Wear Behaviour of Al2O3-Cr2O3 Coatings with Different Contents of Cr2O3EI北大核心CSCD

Cr₂O₃对 Al₂O₃-Cr₂O₃复合涂层与高硬度陶瓷接触时的摩擦磨损行为及磨损机制的影响尚未揭示。采用大气等离子喷涂的方法制备 Cr₂O₃含量不同的 Al₂O₃-Cr₂O₃复合涂层以研究 Cr₂O₃的影响机制。试验结果表明：Cr₂O₃明显减少了涂层的微观孔隙;复合涂层中 α-Al₂O₃ / γ-Al₂O₃的相对含量比明显高于 Al₂O₃ 层中的 37%;Al₂O₃-40%Cr₂O₃涂层的硬度与 Al₂O₃涂层相比提高了 48%,断裂韧性是 Al₂O₃涂层的 2 倍多;当载荷为 5 N、10 N 和 15 N 时,Al₂O₃-40%Cr₂O₃复合涂层的摩擦因数最低,磨损率依次降低 60%、85% 和 79%。但是当载荷为 20 N 时,Al₂O₃-20%Cr₂O₃复合涂层的摩擦因数最低,磨损率降低了 50%。微观脆性断裂是涂层的主要磨损机制。复合涂层耐滑动磨损性能与 Cr₂O₃含量及磨损条件是密切相关的。微观结构、硬度、断裂韧性、导热系数等是影响 Al₂O₃-Cr₂O₃ 复合涂层耐磨损性能的重要因素。研究结果可为高耐磨性 Al₂O₃基涂层的设计和应用提供指导。     

γ-TiAl合金表面Al2O3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能研究

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al₂O₃/Al复合涂层。在850 °C下、 100 wt.% Na₂SO₄熔盐中观测Al₂O₃/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al₂O₃/Al复合涂层具备由Al₂O₃表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al₂O₃,TiO₂和TiAl₃。致密的Al₂O₃/Al复合涂层有效地抑制了O_2-,S_-和Na₊对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al₂O₃/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

Fe2O3-CaO-TiO2 体系下铁酸钙的合成过程及TiO2 和CaTiO3 的影响

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO₂还是TiO₂和CaO形成的CaTiO₃影响,首先利用Fe₂O₃和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO₂和CaTiO₃对钛铁酸钙 （FCT） 形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023~1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段：前一阶段为1023~1223 K温度范围内Fe₂O₃与CaO之间的反应,合成产物为Ca₂Fe₂O₅,反应方程式为“Fe₂O₃(s)+ 2CaO(s)= Ca₂Fe₂O₅(s)”;后一阶段为1223~1423 K温度范围内Ca₂Fe₂O₅和Fe₂O₃的反应,主要产物为CaFe₂O₄,反应为“Ca₂Fe₂O₅(s)+ Fe₂O₃(s)= 2CaFe₂O₄(s)”,该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO₃显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO₂与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO₃和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO₃中固溶形成的,主要反应是“Fe₂O₃+CaTiO₃(s)=FCT(s)”。     

纳米颗粒增强TiO_2涂层的制备及其防污性能

为提高二氧化钛涂层的防污性能,采用KH-550硅烷改性锐钛矿型TiO_2颗粒,并充分分散于二氧化钛凝胶涂层中。通过降解亚甲基蓝溶液、细菌贴附试验、藻类贴附试验,分别评价了涂层的光催化性能、抗菌性能及抗藻类附着性能,并利用激光共聚焦显微镜及扫描电子显微镜对藻类在涂层表面的附着情况进行分析。结果表明,添加TiO_2纳米颗粒涂层的防污性能较未添加TiO_2纳米颗粒涂层有较大程度的提高。添加粒径为5~10 nm TiO_2颗粒的二氧化钛涂层对小球藻、三角褐指藻及小新月菱形藻的附着降低率分别达到了92.1%、71.5%和62.1%,相较于纯二氧化钛涂层对3种藻类的附着降低率分别提高了29.7%、68.4%和43.5%。TiO_2颗粒的加入可以有效地提高涂层的光催化性能,光催化使得涂层具有亲水、抗菌及自清洁的性能进而有利于提高涂层的防污性能。     

Preparation and spray drying of Al2O3-TiO2 nanoparticle suspensions to obtain nanostructured coatings by APS

Al₂O₃-TiO₂ coatings were deposited on austenitic stainless steel coupons from nanostructured powders by atmospheric plasma spraying (APS). Commercial suspensions of nanosized Al₂O₃ and TiO₂ particles were used as starting materials. Mixtures of these suspensions and of more concentrated suspensions of Al₂O₃ and TiO₂ were then agglomerated into plasma sprayable feedstock. Agglomeration was performed by spray drying, followed by consolidation thermal treatment.These powders were successfully deposited, yielding coatings that were well bonded to the substrates. The coating microstructure thus consisted of semi-molten feedstock agglomerates surrounded by fully molten particles that acted as binders. Agglomerates from suspensions with higher solids contents yielded coatings with lower porosity and fewer semi-molten areas.     

Plasma pre-treatment and TiO2 coating of PMMA for the improvement of antibacterial properties

The antibacterial properties of polymethyl methacrylate (PMMA) are enhanced by coating with TiO₂ films. The transparent TiO₂ films on plasma-treated PMMA are prepared by sol-gel dip coating. The modified surfaces are characterized by XRD, AFM, ATR-FTIR, SEM, UV-vis spectroscopy, and contact angle measurements. Finally, the antibacterial properties are evaluated using the method of plate-counting of Staphylococcus aureus (gram positive) and Escherichia coli (gram negative). It is found that the anatase-TiO₂ film is well-conglutinated on PMMA surface with an average crystallite size of ca. 4 nm. The as-prepared TiO₂/PMMA exhibits excellent photoinduced antibacterial effect for the sterilization of bacteria under indoor natural light, and about 100% of both bacteria are inactivated within 2 h illumation. Compared to PMMA without any treatment, the superior anti-adhesion capability of the TiO₂/PMMA surface is also demonstrated.     

Effects of plasma treatment on bioactivity of TiO2 coatings

In this work, nano-TiO₂ powders were deposited on titanium alloy substrates by atmospheric plasma spraying, followed by plasma immersion ion implantation (PIII) using hydrogen, oxygen and ammonia gases. The bioactivities of PIII-treated TiO₂ coatings were evaluated by the formation of apatite on their surface after soaked in simulated body fluids (SBF) for a period of time. As-sprayed TiO₂ coating is composed of rutile, anatase and TiO_2−x (most of them is Ti₃O₅). After immersion in SBF for two weeks, the hydrogen PIII-treated TiO₂ coating can induce bone-like apatite formation on its surface but apatite cannot be formed on the surface of as-sprayed and oxygen, ammonia PIII-treated TiO₂ coatings. The results obtained indicated that a hydrogenated surface plays a very important role to induce bioactivity of TiO₂ coatings.     

Ti6Al4V钛合金表面Al2O3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能

微弧氧化技术是一门新的表面处理技术,在很多领域有着广泛的应用前景,但其结构受限于电解液成分。本文通过在磷酸盐电解液中加入Al2O3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD衍射仪进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al2O3陶瓷颗粒,涂层由Al2TiO5 and TiO2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al2O3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

Mg-substituted ZnNb2O6-TiO2 composite ceramics for RF/microwaves ceramic capacitors

Microstructure and microwave dielectric properties of Mg-substituted ZnNb₂O₆-TiO₂ microwave ceramics were investigated. Mg acted as a grain refining reagent and columbite phase stabilization reagent. With an increasing Mg content, the amount of ixiolite (Zn, Mg) TiNb₂O₈ decreased, and the amount of (Zn_0.9Mg_0.1)_0.17Nb_0.33Ti_0.5O₂ and columbite increased. ZnO-Nb₂O₅-1.75TiO₂-5 mol.%MgO exhibited excellent dielectric properties (at 950 °C): ?_r = 35.6, Q × f = 16,000 GHz (at 5.6 GHz) and τ_f = −10 ppm/°C. The material was applied successfully to make RF/microwaves ceramic capacitor, whose self-resonance frequency was 19 GHz at low capacitance of 0.13 pF.     

MoS2颗粒表面包覆Al2O3及其在镀层中的应用

采用非均匀形核法将Al2O3包覆到MoS2颗粒表面,提高颗粒的亲水性能。研究了溶液pH值、Al(NO3)3的摩尔浓度和预处理工艺对包覆率的影响;采用SEM及EDS分析了包覆前后MoS2颗粒的微观形貌和表面成分;通过测量接触角研究了颗粒表面的亲水性。结果表明,颗粒表面均匀包覆了一层Al(OH)3;溶液pH值对包覆率的影响最大,Al(NO3)3的摩尔浓度次之。最佳工艺为:溶液pH值为5.5,Al(NO3)3浓度为0.15mol/L,预处理过程不添加表面活性剂。随着包覆率的提高,MoS2颗粒的亲水性提高。利用包覆Al2O3的MoS2制得了Ni-P-MoS2化学复合镀层,提高了镀层中沉积粒子的均匀致密性。     

Preparation and properties of titania-Cs2.5H0.5PW12O40 hybrid films

Using continuous coating with Si-alkoxide as a binder, Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ (Cs2.5) powder was prepared and immobilized onto a Pyrex glass plate. The Cs2.5 coating possessed an acid site on the film surface. Translucent TiO₂-Cs2.5 hybrid films were prepared by laminating TiO₂ films with holes on the Cs2.5 coating using phase-separation of alkoxide. Photocatalytic decomposition of 1,4-dioxane in water revealed that the holes serve as adsorption fields for ethylene glycol diformate, an intermediate with poor affinity to TiO₂. The TiO₂-Cs2.5 hybrid films produced by this process are candidates for purification of water containing several chemicals with a slow decomposition rate in photocatalysis.     

反应等离子喷涂 Al2O3-TiB2-Al 复相涂层的反应机理

目的在铝合金表面制备Al2O3-TiB2-Al复合涂层,研究Al,TiO2,B2O3在等离子喷涂中的反应机理。方法采用反应等离子喷涂技术在铝合金表面制备复合涂层,应用扫描电镜与X射线衍射技术测试复合涂层的物相组成和显微组织,并通过燃烧波淬熄试验分析等离子喷涂产物。结果机械球磨可以有效降低粉末发生反应的活化能,等离子喷涂最佳飞行距离范围为150~200 mm。结论喷涂粉末在飞行过程中发生反应,经历了预热、熔化、分解、团聚等过程,验证了最终引燃发生燃烧化学反应的机理。