溶胶-凝胶涂层在镁合金腐蚀防护应用中的研究进展

镁合金是21世纪最富开发和应用潜力的优异绿色工程材料之一,但耐蚀性差成为制约其广泛应用的瓶颈。选择和开发合适的表面防护涂层可以有效提高镁合金表面的耐蚀性能。溶胶-凝胶涂层技术凭借其工艺简单、膜层成分结构可控、耐蚀性能优良等优点近年来在镁合金表面的腐蚀防护应用中得到重视。将用溶胶-凝胶技术在镁合金表面制备防腐蚀涂层的研究成果按照有机/无机杂化涂层、缓蚀因子/杂化涂层、电化学氧化/杂化涂层、化学转化/杂化涂层的分类方法进行了分析总结。这些涂层体系各具特色,其中含缓蚀因子的杂化涂层具备自修复能力,化学转化和电化学氧化杂化涂层的附着力突出,而单一涂层更容易破坏。在未来,镁合金表面溶胶-凝胶防护涂层的研究工作仍以有效结合现有的表面处理技术开发长效高耐蚀复合涂层为重心。     

AZ91D镁合金表面无铬转化膜/杂化复合涂层的耐蚀性能

溶胶凝胶法制备的涂层性能优良,采用溶胶凝胶法、以正硅酸乙酯为主制备性能优良的涂层技术已很成熟,但用于镁合金的防护鲜有报道。为了提高AZ91D镁合金的耐蚀性能,先在其表面制备了无铬钼酸盐转化膜,然后采用有机/无机杂化溶胶凝胶的方法在转化膜表面制备杂化涂层,从而得到转化膜/杂化复合涂层。对复合涂层进行了红外光谱分析,并用扫描电镜(SEM)观察了其微观形貌,同时也对其进行了极化曲线和电化学阻抗谱分析。结果表明:二氧化硅和有机硅氧键通过溶胶凝胶反应,无机和有机间呈网络结构穿插在一起;复合涂层表面平整均匀,无开裂现象;转化膜层和转化膜/杂化复合涂层都可提高镁合金的耐蚀性,但后者的效果更加明显。     

热处理温度对铝合金纳米TiO2复合涂层耐蚀性的影响

纳米TiO2耐蚀性能优良,采用溶胶-凝胶工艺、浸渍-提拉法在铝合金表面涂覆纳米TiO2复合涂层,并将涂层在不同温度下热处理,研究了热处理温度对纳米TiO2复合涂层耐蚀性能的影响.结果表明:100℃热处理的复合涂层的耐蚀性最佳,在3.5%NaCl溶液中腐蚀电流密度比铝合金基体降低了4个数量级,在基体表面形成了均匀的保护膜,对基体形成了良好的防护.     

镁合金表面微弧氧化陶瓷涂层的制备及耐蚀性能

利用微弧氧化法,在微弧氧化反应电解质中加入氟钛酸钾和GR/TiO_2粉末,在镁合金表面制备了MAO-GR/TiO_2涂层。采用SEM和FT-IR分别对GR/TiO_2粉末的表面形貌和结构进行了研究,用SEM、XRD和元素线扫描对MAO-GR/TiO_2涂层的表面形貌、相结构和元素分布进行了研究,用三电极技术对MAO-GR/TiO_2涂层的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,通过溶胶-凝胶法可将纳米TiO_2接枝到GO表面,生成GR/TiO_2粉末;MAO-GR/TiO_2涂层主要由Mg_2TiO_4相、Mg_3(PO4)_2相、Mg和MgO相组成;以界面为分界线,涂层一侧Ti、P和O元素高于基体一侧,基体一侧Mg元素高于涂层一侧;MAO-GR/TiO_2涂层的腐蚀电位为-0.723 V,腐蚀电流密度为8.96×10~(-8) A/cm~2,相比镁合金基体和MAO涂层,腐蚀电位提高了48.3%和36.7%,表明MAO-GR/TiO_2涂层可以显著提高镁合金基体的耐蚀性能。     

SiO2-TiO2-ZrO2涂层的制备及其特性

用溶胶-凝胶法(sol-gel method)在不锈钢表面制备了 SiO\-2-TiO\-2-ZrO\-2系无机氧化膜(STZ).用DTA/TG、IR、XRD和SEM等手段研究了涂层制备时由凝胶向玻璃态的转变以及涂层薄膜的显微结构特点,考察了涂层对基体的保护效果. 试验结果表明,在溶胶至凝胶最终转变为无机氧化物的过程中形成了无机网络,Si4+ 和Zr4+充当了网络骨架的形成离子.涂层为无定型玻璃态,其间混有石英、锐钛矿或金红石等微晶.     

镁合金表面二氧化铈薄膜的制备及其性能

为改善镁合金的耐蚀性能,采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在ZM5铸镬合金表面涂覆一层Ce(OH)3薄膜,再经烧结制得二氧化铈(CeO2)薄膜.利用X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等测试技术对薄膜成分、表面形貌进行了分析;通过中性盐雾试验对CeO2薄膜的防蚀性能进行了评价.结果表明:溶胶体系在pH值为2.0～3.0内才能形成透明澄清的亮黄色溶胶,经烧结后得到具有一定防蚀作用的CeO2薄膜;其表面形貌为显微网状裂纹或干枯河床状.CeO2薄膜的表面维氏硬度较镁合金基体提高了约28%.     

Fe-5Cr合金表面溶胶-凝胶复合涂层的抗高温腐蚀性能研究

在含氧化铝-氧化钇纳米粒子的胶体中添加氧化铝的微米粒子,借助高能球磨机研磨,将纳米或微米陶瓷粉末均匀地分散在溶胶-凝胶溶液中形成涂覆液;采用浸渍提拉法将溶胶-凝胶涂覆液沉积在Fe-5Cr合金基体表面上,然后通过烧结得到厚的陶瓷涂层。利用SEM及EDS对涂层进行了结构、成分以及表面形貌的分析,用XRD技术对涂层表面的相组成进行了分析。采用氧化增重法研究了Fe-5Cr合金基体材料及其涂层的抗高温氧化及硫化性能。研究结果表明,带有溶胶-凝胶复合涂层的试样在600℃下具有优异的抗高温氧化及较好的抗高温硫化性能。     

用溶胶-凝胶法制备保护涂层的研究进展

溶胶-凝胶(Sol-gel)法用于金属及合金表面制备保护涂层可明显提高材料在各种环境下的耐蚀性、抗高温氧化性、耐磨性等性能,从而扩大金属及其合金的应用范围.介绍了Sol-gel涂层的制备技术、涂覆工艺以及涂层热处理的一般原理及特点,总结了该技术制备保护涂层的应用现状及最新研究进展,讨论了制备单组分氧化物涂层如ZrO2涂层、SiO2涂层、CeO2涂层、Al2O3涂层、TiO2涂层,双组分氧化物涂层如ZrO2-CeO2涂层、SiO2-ZrO2涂层以及多组分氧化物涂层的制备方法及涂层对基体材料的保护作用,并对其保护机理进行了初步探讨.     

镁合金表面SiO2/有机硅杂化涂层的制备及其耐腐蚀性能

为了提高镁合金的耐腐蚀性能,先对其表面进行磷化,再采用溶胶-凝胶法在磷化膜表面制备SiO2/有机硅杂化涂层。采用电化学工作站测试涂层的极化曲线,并用金相显微镜观察了其腐蚀前后的表面形貌。结果表明:磷化膜表面的杂化涂层光滑、黏附性优良,硅溶胶与有机硅树脂形成了有机无机网络连接;磷化膜表面涂覆有机硅树脂和杂化涂层都可以显著提高镁合金的耐腐蚀性能,但后者的效果更加明显。     

镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究

为了有效提高镁合金表面涂层的防护能力,研制了特定的配方体系对AZ31D镁合金基体进行磷化处理,并进行涂装和性能检测试验.结果表明,该配方体系能制备出表观均匀、细致的磷化膜,金相显示其晶粒均匀.该磷化膜与有机涂层的结合力牢固,用划格法测定膜与环氧涂层甚至与丙烯酸涂层的附着力均能达到1级,而没有磷化膜的金属基体与丙烯酸涂层的附着力仅能达到2级.通过48 h中性盐雾试验表明,有磷化膜的涂层比没有磷化膜的涂层的耐腐蚀性能有所提高.     

绝缘电阻测试仪电阻测量不确定度的评定

本文按照测量结果不确定度的评定方法及程序,介绍了绝缘电阻测量结果不确定度评定的原理、模型和方法,并给出了绝缘电阻测试仪绝缘电阻部分测量结果的不确定度评定。     

Resistance cladding

Resistance cladding is an established technique, but TWI has filed for a patent on novel aspects of this work, and continuing R&D is refining and optimising process conditions.     

锅炉受热面抗氧化磨蚀涂层的研究

分析了电厂锅炉受热面热腐蚀磨损原因，对锅炉受热面防护方法进行了总结，研究了几种电弧喷涂表面涂层抗热磨蚀性能，提出了电厂锅炉受热面采用的涂层防护方法，并对现场应用涂层进行检查，电弧喷涂镍铬钛涂层显示出最佳的抗锅炉热腐蚀性能。     

用可调式高阻箱检测表面电阻测试仪测量结果不确定度评定

本文介绍了利用可调式高阻箱检测表面电阻测试仪,并对测量结果进行不确定度分析。     

关于标准电阻转换法检定热电阻不确定度的分析

不直接采用电阻测量仪检定热电阻,而是通过测量标准电阻电压间接测量电阻来检定热电阻,证明此方法电测设备引人的不确定度更小     

Calibration by Comparison of Platinum Resistance Thermometers Using Slow Resistance Bridges

Platinum resistance thermometers (PRTs) are calibrated at the highest level in fixed points, as specified in the International Temperature Scale of 1990 (ITS-90). However, in order to reduce cost and time, platinum resistance thermometers can also be calibrated by comparison. In the temperature range from ?100 °C to 300 °C, it is possible to achieve uncertainties as small as 5 mK. A PRT is calibrated by comparison by comparing its resistance reading with the temperature reading of a reference thermometer, placed at the same temperature inside the temperature-controlled calibration medium. The reference thermometer is commonly also a resistance thermometer, so the intrinsic measurement problem is the simultaneous measurement of two resistances. Four methods that perform this measurement are presented in this article. A special emphasis is given to the measurement with slow bridges. Slow bridges are not able to produce a stable resistance reading within 20 s after the connection of the PRT, so they are often considered to be unsuitable for calibration by comparison of PRTs. To overcome this problem, a special method that directly measures the ratio between the reference PRT and PRT under calibration is presented and analyzed. The analysis and measurement results proved that this method and consequently the slow resistance bridges are capable of performing calibration by comparison of PRTs at least at the same level as the conventional methods.