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溶胶—凝胶法SiO2封孔涂层的制备及性能研究

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溶胶—凝胶法SiO2封孔涂层的制备及性能研究

作者：王栋华中科技大学

学位级别：硕士

本文利用有机醇盐水解法开发了一种SiO2溶胶封孔剂,采用浸渍一提拉制膜法,在热喷涂涂层表面和镁合金微弧氧化膜层表面制备了SiO2封孔涂层。分析了封孔层对多孔陶瓷层的致密度和表面光洁度的影响;研究了封孔处理对热喷涂试样和镁合金微... 详细信息

本文利用有机醇盐水解法开发了一种SiO2溶胶封孔剂,采用浸渍一提拉制膜法,在热喷涂涂层表面和镁合金微弧氧化膜层表面制备了SiO2封孔涂层。分析了封孔层对多孔陶瓷层的致密度和表面光洁度的影响;研究了封孔处理对热喷涂试样和镁合金微弧氧化试样的耐腐蚀性和耐热性的影响。研究结果表明: 以正硅酸乙酯为原料,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂,可制备均匀、透明SiO2溶胶。当溶胶暴露于空气中的时间超过200min后,粘度显著增加,说明溶胶开始凝胶化。傅立叶红外光谱分析结果表明溶胶中含有Si-O-Si键,即溶胶中有SiO2微粒存在。而且干凝胶的Si-O-Si键的伸缩振动吸收峰强度不随热处理温度的变化而变化,说明此封孔剂有很高的耐高温性能。干凝胶的X一射线结果与熔融石英的X一射线结果相似,以短程有序的非晶态为主要特征,短程有序的范围在3-8nm内。不同温度处理涂层干凝胶中的微粒粒度随温度几乎没有变化。采用SiO2溶胶对大气等离子喷涂制备的NiCr-Cr3C2涂层进行封孔处理,涂层表面可获得致密的SiO2封孔层,显著提高NiCr-Cr3C2涂层的致密度和表面光洁度。在硫酸涂刷腐蚀试验中,封孔处理后热喷涂涂层的腐蚀失重由未封孔的1.561mg/cm2降至0.662mg/cm2,表明封孔处理可显著提高涂层的耐硫酸腐蚀能力。利用SiO2溶胶制备的涂层可使不锈钢试样的氧化增重显著降低,对基材的高温氧化能起到良好的保护作用。经SiO2封孔处理的热喷涂试样在750℃铝液具有良好的附着力。利用SiO2溶胶对镁合金微弧氧化膜层进行封孔处理,通过膜层截面形貌观察和成分分析可知,SiO2溶胶可浸入微弧氧化膜的孔洞,并填满孔洞,形成有效封孔。5%NaCl水溶液浸泡腐蚀试验结果表明,封孔处理可使微弧氧化镁合金试样的腐蚀速率由106mg/m2h降至32mg/m2h;另一方面,封孔处理可显著提高镁合金微弧氧化试样在410℃下的抗氧化性能,由此可知,SiO2封孔涂层对镁合金基体有很好的保护作用。

关键词： SiO2溶胶-凝胶封孔涂层耐蚀性抗氧化性

热障涂层表面封孔技术对抵抗CMAS腐蚀性能研究

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热障涂层表面封孔技术对抵抗CMAS腐蚀性能研究

多孔氮化硅表面γ-Y_2Si_2O_7陶瓷涂层的制备及抗热震性能

第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：崔世宇南昌航空大学材料科学与工程学院

热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)可以提高涡轮叶片等热端部件的隔热性能,从而延长材料的使用寿命。在众多的热障涂层的失效行为中,由服役环境的变化所引起的TBC失效称之为条件导向型失效,内涵道中来源于尘埃、沙源和火山灰的Ca... 详细信息

热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)可以提高涡轮叶片等热端部件的隔热性能,从而延长材料的使用寿命。在众多的热障涂层的失效行为中,由服役环境的变化所引起的TBC失效称之为条件导向型失效,内涵道中来源于尘埃、沙源和火山灰的CaO-MgO-AlO-SiO(CMAS)颗粒既有冲击行为又具备热腐蚀特性,成为条件导向型失效的最主要形式之一。此外,YSZ的多孔骨架(孔隙率3%～8%)将为腐蚀介质提供侵入通道,使得c/m-ZrO发生物相转变并伴随3%～5%的体积膨胀,进而降低涂层整体的应变容限。腐蚀性介质(Ca和Si)将通过多孔结构与表面缺陷渗透到涂层与基体的交界面处。本文采用磁控溅射技术在传统的TBC上沉积了三种不同的封孔层(Zr、Al和Al-Y)。截面形貌表明,封孔层的连续和致密特性提高了孔隙填充效果。当O吸附在Al原子的顶部位置时,YAl(0001)表面的最低吸附能为-5.34 eV,Al和O之间形成了更强的化学吸附,优先形成致密的氧化铝膜,而Y元素可以补充YO的动态消耗。CMAS腐蚀实验结果表明,Al-Y密封层可以实现长效保护,因为钇铝氧化物(AlYO)在界面处与CaO和SiO反应,最终形成CaY(SiO)O,导致CMAS快速结晶。

关键词： CaO-MgO-Al2O3-SiO2腐蚀封孔涂层磁控溅射结晶

来源： cnki会议评论

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复合材料学报 2016年第5期33卷 1097-1103页

作者：范星宇王红洁温江波牛敏西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

采用浆料喷涂与高温熔渗结合的方法,以γ-Y_2Si_2O_7和Y_2O_3-Al_2O_3-SiO_2三元氧化物粉体为原料,在多孔Si_3N_4表面制备致密γ-Y_2Si_2O_7陶瓷涂层,采用XRD和SEM测试方法系统研究原料配比及烧结温度对涂层结构、组织和抗热震性能的影... 详细信息

采用浆料喷涂与高温熔渗结合的方法,以γ-Y_2Si_2O_7和Y_2O_3-Al_2O_3-SiO_2三元氧化物粉体为原料,在多孔Si_3N_4表面制备致密γ-Y_2Si_2O_7陶瓷涂层,采用XRD和SEM测试方法系统研究原料配比及烧结温度对涂层结构、组织和抗热震性能的影响。结果表明:SiO2与Al2O3物质的量之比较高时,涂层为致密γ-Y_2Si_2O_7层和过渡层的双层结构;SiO_2与Al_2O_3物质的量之比较低时,只能形成单层结构;双层结构涂层的抗热震性能优于单层结构涂层。

关键词：多孔氮化硅陶瓷封孔涂层 γ-Y2 Si2O7涂层熔渗法抗热震

溶胶–凝胶封孔处理后AZ91D镁合金微弧氧化膜的耐蚀性

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电镀与涂饰 2011年第7期30卷 44-47页

作者：贾雪梅柴跃生孙钢张敏刚太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024 山西省镁及镁合金工程技术研究中心山西太原030024

以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,采用溶胶–凝胶技术在微弧氧化处理的AZ91D镁合金基体表面制备了SiO2封孔涂层。采用热重(TG)、能谱(EDS)和扫描电镜(SEM)对凝胶热性能和涂层的成分及微观形貌进行了分析,并对封孔处理前后的试样进行耐蚀性... 详细信息

以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,采用溶胶–凝胶技术在微弧氧化处理的AZ91D镁合金基体表面制备了SiO2封孔涂层。采用热重(TG)、能谱(EDS)和扫描电镜(SEM)对凝胶热性能和涂层的成分及微观形貌进行了分析,并对封孔处理前后的试样进行耐蚀性检测。结果表明,封孔处理后,镁合金耐0.1 mol/L硫酸的时间超过50 min,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的自腐蚀电位正移了50 mV左右,自腐蚀电流密度降低了一个数量级,表现出良好的耐蚀性。

关键词：镁合金溶胶–凝胶技术封孔涂层耐蚀性热重分析

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《表面技术》2011年第1期

表面工程资讯 2011年第1期11卷 57-61页

碳纤维表面熔盐反应制备TiC涂层采用熔盐反应法在碳纤维表面反应形成了TiC涂层,利用XPS,XRD和SEM对涂层的化学组成、相组成和微观结构进行了分析和表征,研究了反应温度和保温时间对涂层厚度和形貌的影响。结果表明:碳纤维表面形成的是... 详细信息

碳纤维表面熔盐反应制备TiC涂层采用熔盐反应法在碳纤维表面反应形成了TiC涂层,利用XPS,XRD和SEM对涂层的化学组成、相组成和微观结构进行了分析和表征,研究了反应温度和保温时间对涂层厚度和形貌的影响。结果表明:碳纤维表面形成的是含有少量自由碳的TiC涂层,涂层形貌与原碳纤维表面形貌相似;

关键词：涂层性能形貌转化膜封孔涂层电弧喷涂工艺耐蚀性能铝合金基体碳化钨合金激光熔覆激光熔敷激光应用极化曲线硅烷膜熔覆层显微硬度表面技术

镁合金微弧氧化层Al_2O_3溶胶后续处理的研究

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山西冶金 2011年第3期34卷 9-12页

作者：贾雪梅王广言孙钢柴跃生张敏刚太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024 山西省镁及镁合金工程技术研究中心山西太原030024

通过溶胶-凝胶(Sol-gel)技术以异丙醇铝(AIP)为前躯体在微弧氧化处理的AZ91D镁合金基体表面制备了Al2O3溶胶封孔涂层。采用热重-差示扫描量热(TG-DSC)、X-射线衍射(XRD)、能谱(EDX)和扫描电镜(SEM)对凝胶热性能和涂层的成分以及微观形... 详细信息

通过溶胶-凝胶(Sol-gel)技术以异丙醇铝(AIP)为前躯体在微弧氧化处理的AZ91D镁合金基体表面制备了Al2O3溶胶封孔涂层。采用热重-差示扫描量热(TG-DSC)、X-射线衍射(XRD)、能谱(EDX)和扫描电镜(SEM)对凝胶热性能和涂层的成分以及微观形貌结构进行了分析,并对封孔处理前后试样的耐蚀性用动电位极化曲线进行测试。结果表明:封孔处理后的样品Icorr降低了2个数量级;Rp提高了2个数量级,样品表现出了良好的抗蚀性。

关键词：溶胶-凝胶技术镁合金封孔涂层耐蚀性