制备镍基涂层
镍基合金的高温氧化涂层原理
镍基合金的高温氧化涂层原理
镍基合金的高温氧化涂层原理主要基于以下几个方面：
1. 合金元素的选择：镍基合金中的合金元素对氧化行为产生重要影响。
一些合金元素，如铬、铝和钛等，可以与氧形成致密的氧化膜，从而有效保护内部金属不受腐蚀。
2. 表面处理：在制备高温氧化涂层之前，通常需要对镍基合金表面进行预处理，如喷砂、酸洗等，以去除表面污染物并提高表面粗糙度。
3. 涂层材料：高温氧化涂层的材料通常包括陶瓷、金属氧化物等，这些材料具有优异的高温稳定性和抗氧化性能。
4. 涂层制备工艺：高温氧化涂层的制备工艺主要包括热喷涂、电镀、溶胶-凝胶法等。
这些工艺可以使涂层与基体结合牢固，同时保证涂层的致密性和耐久性。
5. 涂层结构：高温氧化涂层的结构通常为多层结构，各层之间相互配合，共同抵抗高温氧化环境对金属基体的腐蚀。
通过以上原理，镍基合金的高温氧化涂层能够显著提高材料在高温环境中的抗氧化性能和耐腐蚀性能，从而延长设备的使用寿命。
激光熔覆技术制备镍基合金涂层的研究进展
135管理及其他M anagement and other激光熔覆技术制备镍基合金涂层的研究进展张 勇1，王 涛1，李冰冰2，雷 刚2，王 坤2（1.国家能源费县发电有限公司，山东 临沂 273425；2.烟台龙源电力技术股份有限公司，山东 烟台 264006）摘 要：激光熔覆技术是一种以不同的填料方式在被涂覆基体的表面进行涂层材料的新放置方式，在快速凝固之后，形成稀释度极低的表面涂层。
这样的表面涂层能够有效结合冶金技术，并且能够对基体材料表面的耐磨、耐腐蚀、耐热、抗氧化等性能进行提升，镍基合金粉末的耐腐蚀性很好，应用极为广泛，作为主要涂层之一，其组分较容易清晰分辨，镍基合金粉末被熔覆在不锈钢上作为涂层，或者被熔覆在低碳钢基体上，呈现出致密的涂层特质，宏观形貌排列样式良好。
本文试图对激光熔覆技术制备镍基合金涂加以研究，从而能够对这种重要技术的发展加以说明，给予研究，对相关领域内的同行提供参考。
关键词：激光；熔覆技术；镍基合金涂层；创新研究中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）21-0135-2收稿日期：2021-10作者简介：张勇，男，生于1978年，山东泰安人，本科，高级工程师，研究方向：大型火力发电机组运行与节能优化。
激光熔覆的激光器主要有CO 2激光器和固体激光器，主要包括碟片激光器、光纤激光器和二极管激光器，由于老式灯泵浦激光器光电转换效率低、维护烦琐等问题，逐渐淡出了市场。
关于CO 2激光连续熔覆，国内外学者对此课题很感兴趣，通过大量研究，高能固体激光器的发展速度越来越快，被用于对有色合金进行表面改性。
根据送粉工艺的不同，激光熔覆可以分为两类：粉末预熔法和同步送粉法。
两者效果相似，同步送粉方式易于实现自动控制，激光能量吸收率高。
镍基合金粉末的耐腐蚀涂层和制备方法具有独特性，所以在探究这种更加适合激光熔覆技术的镍基合金粉末材料特性时，要考虑耐高温浓硫酸腐蚀能力，利用激光熔覆技术，使用镍基合金粉末，采用相应的耐腐蚀涂层进行制备，能够有效解决镍基合金粉末形状不稳定等问题。
稳定超疏水镍基涂层的制备及其耐蚀性
第52卷第12期表面技术2023年12月SURFACE TECHNOLOGY·379·腐蚀与防护稳定超疏水镍基涂层的制备及其耐蚀性宋政伟1，黄志凤2，谢治辉2*，丁莉峰1，张胜健1，徐克瑾1，张学元3（1.太原工业学院，太原 030008；2.西华师范大学 化学合成与污染控制 四川省重点实验室，四川 南充 637002；3. GAMRY公司，美国 宾夕法尼亚州 18974）摘要：目的在金属表面制备稳定的超疏水镍基涂层，以提升金属的耐蚀性。
方法通过电沉积方法先后在金属表面获得具有微纳结构的多孔镀镍层和聚硅氧烷层。
通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测定仪、电化学工作站等对涂层的形貌、成分、疏水性和耐蚀性进行表征。
结果乙二醇的添加能够促进电镀镍时阴极氢气的析出，当乙二醇的添加量为50.0~100.0 mg/dm3时，形成了均匀相互连接的多孔镍镀层；在水解后的硅氧烷溶液中、-1.5 V电压下沉积3.0 min，可形成具有自清洁性能的超疏水膜层，其表面水接触角达到(159±1)°。
在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中，涂层的腐蚀电流密度约为3.6×10-8 A/cm2，与未修饰的镍镀层相比降低了3个数量级；低频阻抗模值|Z|0.01 Hz为2.0× 106Ω·cm2，与未修饰的镍镀层相比，提升了3个数量级；在磨损实验后，涂层的微纳米结构依旧存在，保持着超疏水能力，其腐蚀电流密度和|Z|0.01 Hz分别为5.3×10-8 A/cm2和1.3×106Ω·cm2，说明经磨损后涂层依然具有较好的耐蚀性。
结论通过电沉积和硅氧烷修饰制备的超疏水复合涂层具有稳定超疏水性和优良耐蚀性，能够为基底金属提供良好的防护。
关键词：电镀镍；超疏水涂层；耐蚀性；多孔镍；微纳米结构中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)12-0379-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.12.032Preparation and Corrosion Resistance of RobustSuperhydrophobic Nickel-based CoatingSONG Zheng-wei1, HUANG Zhi-feng2, XIE Zhi-hui2*, DING Li-feng1,ZHANG Sheng-jian1, XU Ke-jin1, ZHANG Xue-yuan3(1. Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan 030008, China; 2. Sichuan Provincial Key Laboratory of ChemicalSynthesis and Pollution Control, China West Normal University, Sichuan Nanchong 637002, China;3. Gamry Instruments, Warminster Pennsylvania 18974, USA)ABSTRACT: In nature, the corrosion of most metals is universal and spontaneous, so adequate protection must be carried out for metals in use. The coating is one of the most common ways to metal corrosion, such as metal coating, conversion coating, oxidation coating and superhydrophobic coating. Among these protective coatings, the corrosion metal superhydrophobic coating has great application potential in metal protection. The formation of a layer of air as a barrier between a收稿日期：2022-11-07；修订日期：2023-02-16Received：2022-11-07；Revised：2023-02-16基金项目：国家自然科学基金（52271073）；山西省大学生创新创业训练项目（2022）Fund：National Natural Science Foundation of China (52271073); College Student Innovation and Entrepreneurship Training Program of Shanxi (2022)引文格式：宋政伟, 黄志凤, 谢治辉, 等. 稳定超疏水镍基涂层的制备及其耐蚀性[J]. 表面技术, 2023, 52(12): 379-389.SONG Zheng-wei, HUANG Zhi-feng, XIE Zhi-hui, et al. Preparation and Corrosion Resistance of Robust Superhydrophobic Nickel-based Coating[J]. Surface Technology, 2023, 52(12): 379-389.*通信作者（Corresponding author）·380·表面技术 2023年12月superhydrophobic metal substrate and liquid provides remarkable opportunities in corrosion resistance of metal compounds.However, the poor stability of the superhydrophobic coating limits its wide range of applications. This paper aims to prepare robust superhydrophobic nickel-based coatings on a metal surface to improve corrosion resistance.The brass sheet was cut into a rectangle of 20 mm⨯20 mm as the substrate. A composite coating including a micro/nanostructured porous nickel-plated layer and a polysiloxane layer was prepared on the brass surface via a three-step deposition protocol. In the first stage, the nickel-plated layer with a microporous structure was formed on the brass surface by electroplating in a nickel-plating bath with the addition of ammonium chloride and ethylene glycol. After that, the sample was electrodeposited in another nickel-plating solution containing crystal regulator ethylenediamine hydrochloride to form a sea urchin-like nickel layer. Finally, a polysiloxane layer was deposited on the surface by electrodeposition to obtain a coating with durable superhydrophobic properties. The morphology, composition, hydrophobicity, and corrosion resistance of the coating were characterized with a scanning electron microscope (SEM), an X-ray powder diffractometer (XRD), an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), a contact angle tester, and an electrochemical workstation. The mechanical stability of the prepared superhydrophobic coating was characterized by a linear wear test on an 800-grit sandpaper with a 200.0 g weight load.The results showed that the adding ethylene glycol in a nickel-plating bath promoted the evolution of hydrogen in the cathode during electroplating, and a uniformly connected porous nickel coating was formed when the addition amount of ethylene glycol was 50.0-100.0 mg/dm3. After two-step nickel electroplating, a nickel layer with a sea urchin-like structure was formed on the brass surface. A self-cleaning and superhydrophobic layer with a water contact angle of (159±1)° was formed by electrodeposition in the hydrolyzed silane solution under a voltage of -1.5 V for 3.0 min. In the 3.5% NaCl solution, the corrosion current density of the as-prepared composite coating was about 3.6×10-8 A/cm2, reduced by three orders of magnitude compared with the unmodified nickel coating. Additionally, the impedance modulus at a low-frequency (|Z|0.01 Hz) was around2.0×106Ω·cm2, increased by three orders of magnitude compared with the unmodified nickel coating.After the wear test, the micro/nanostructured surface existed, which kept the superhydrophobicity of the coating (contact angle above 150°). Besides, the corrosion current density and |Z|0.01 Hz of the composite coating after wear were 5.3×10-8 A/cm2 and 1.3×106Ω·cm2, respectively, indicating that good corrosion resistance of the coating was remained.The as-prepared superhydrophobic composite coating by simple electrodeposition and silane modification has a robust superhydrophobic capability and excellent corrosion resistance, which provides good protection for the substrate metal.KEY WORDS: electro-plating nickel; superhydrophobic coating; corrosion resistance; porous nickel; micro/nano structure腐蚀是导致金属失效的主要原因之一，据统计，腐蚀每年造成的直接经济损失占国内生产总值的3%左右[1]。
Inconel 718合金表面CrAlN基涂层的制备及性能研究
Inconel 718合金表面CrAlN基涂层的制备及性能研究Inconel 718合金是一种镍基高温合金，具有极高的强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天和能源领域。
然而，由于其表面容易受到氧化、磨损和腐蚀的影响，有必要研究并改善其表面性能。
本文主要研究了在Inconel 718合金表面涂覆CrAlN基涂层的制备方法及其对材料性能的影响。
首先，研究者使用射频磁控溅射技术在Inconel 718表面制备了CrAlN基涂层。
通过调节溅射工艺参数，如氩气流量、射频功率和溅射时间，得到了不同条件下的涂层。
然后，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和能谱仪等表征方法，对涂层的微观结构和化学成分进行了分析。
研究结果表明，在适当的溅射参数下，制备的CrAlN基涂层在Inconel 718表面形成了致密、均匀的结构。
与未涂层的材料相比，涂层表面的氧化程度显著降低，表明涂层具有良好的抗氧化性能。
此外，涂层还能够有效减少材料的磨损和腐蚀，提高材料的耐热性和耐腐蚀性能。
进一步的实验研究表明，涂层的制备参数对涂层性能的影响较大。
较低的氩气流量和较高的射频功率有利于形成致密、均匀的涂层结构，进而提高涂层的抗氧化性能。
然而，过高的溅射时间可能导致涂层的化学成分发生变化，降低了其性能。
因此，在涂层制备过程中，需要综合考虑溅射参数的影响，以获得最佳的涂层性能。
此外，对涂层进行了热处理和力学性能测试。
结果显示，热处理可以进一步增强涂层与基材之间的结合强度，并提高涂层的硬度和韧性。
力学性能测试结果表明，涂层的引入显著改善了材料的耐磨损性能，提高了材料的使用寿命和可靠性。
综上所述，本研究成功地制备了在Inconel 718合金表面涂覆CrAlN基涂层，并详细研究了涂层的制备方法及其对材料性能的影响。
研究结果表明，该方法可以显著改善Inconel 718合金的表面性能，提高其耐热性、耐腐蚀性和耐磨损性能。
这对于提高材料在航空航天和能源领域的应用性能具有重要的意义。
镍基合金涂层的研究及其在高温腐蚀中的应用
镍基合金涂层的研究及其在高温腐蚀中的应用随着工业发展的需要，越来越多的材料需要在高温高压，腐蚀性气体和液体环境下工作。
这种环境对材料的要求非常高，长期的作用会导致材料失效。
这就需要我们寻找耐腐蚀、高温合金材料。
镍基合金是一种强度高，耐腐蚀性好，具有良好高温稳定性的合金材料，适用于高温高压的环境。
但是，这种合金材料的成本很高，因此，为了改善成本问题，可以采用镍基合金涂层技术。
此外，涂层技术还可以提高机械性能，改善表面状况，提高耐腐蚀性等方面的性能。
因此，镍基合金涂层技术非常有前景，已经成为技术领域的研究热点。
镍基合金涂层的研究镍基合金涂层是一种由一层或多层金属中间层和涂层层组成的复合涂层，其中金属中间层一般是为了提高涂层与基体间的结合力。
镍基合金涂层材料的主要成分是镍，但是由于各种元素的加入，材料性能可以得到良好的调节和改善。
目前，已经发现很多合金元素的加入对涂层性能有一定的影响。
例如，铬、铝等元素可以加强涂层与基体的结合力，并提供优良的氧化抗性。
此外，钼、钛等元素的添加也可以有效地改善涂层的耐蚀性和高温性能。
同时，合金元素的负载和浓度也是影响镍基合金涂层性能的重要因素。
制备镍基合金涂层的方法主要包括电化学沉积法，磁控溅射法，热喷涂法等。
其中，磁控溅射法是目前最为成熟、最为广泛应用的一种涂层方法。
该方法在真空条件下，利用高速的离子束将主材料原子与其他合金元素熔化和喷射到基体上，形成涂层。
镍基合金涂层在高温腐蚀中的应用高温腐蚀主要分为氧化性腐蚀和硫化性腐蚀。
针对这两种腐蚀类型的需要，采用不同种类的镍基合金涂层来提高材料的抗腐蚀性能。
氧化性腐蚀氧化性腐蚀是在高温和氧气的环境中，合金表面与气体（氧或水蒸汽等）中的氧化物发生反应，形成薄膜，从而破坏表面。
镍基合金涂层一般采用氧化铝防护层或采用氯化铝氧化技术来预先将钛或铪在表面反应与氧化物形成层。
对于不同应用环境，还需要合理的选择合金元素、质量浓度等来改善涂层氧化抗性。
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镍基涂层是以镍为基体,复合其他金属、非金属或硬质相颗粒的合金体系。
镍基涂层由于其优异的耐腐蚀性能可应用在超大规模集成设备、微机电系统、模内镶件、磁头、内燃机汽缸、钟表机芯和石油容器涂层等方面。
在实际应用中,需要根据主要性能要求和材料属性优化选择制备方式。
一、电子束焊接法
电子束焊接法将高能电子束作为加工热源,用高能量密度的电子束轰击焊件接头处的金属,使其快速熔融,然后迅速冷却。
这种方法可以形成高密度的表面合金膜,改善一些材料的表面敏感特性。
低能量的强流电子束在可靠性,高效率,低成本,低X射线辐射等方面优于脉冲激光器和高功率离子束源。
美国NASA采用强流脉冲电子束对热障涂层多层系统中的NiCoCrAlY涂层进行改性,使其结构致密,保护基体抗氧化,对热障涂层的稳定性起着关键作用。
二、激光表面合金化
激光表面合金化利用高能密度的激光束快速加热熔化,使基材表层和添加的合金元素熔化混合,从而形成以原基材为基的新表面合金层。
激光表面合金化广泛适用于材料的表面改性,提高金属合金的腐蚀性能和耐磨性。
激光加工可以在合金的表面掺入硬质颗粒,使这些颗粒在熔融基底溶解,改变其冶金结构和性质。
实验表明,经过激光处理的涂层表面光滑平整、无裂纹,硬度高,且耐腐蚀性能获得大幅提升。
三、物理气相沉积。
物理气相沉积技术是在真空条件下,将材料源气化成气态原子、分
子或部分电离成离子,在基体表面沉积成具有某种特殊功能的薄膜。
物理气相沉积涂层具有低摩擦、高耐磨和耐氧化性能,可以有效提高合金的耐磨损和抗腐蚀特性。
例如,采用物理气相沉积在Ni-P涂层上复合CrN,既降低了磨损率,又兼顾涂层的耐蚀性能。
四、化学气相沉积
化学气相沉积是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面。
化学气相沉积被应用于Ni基超合金的制备,例如,在Ni基上制备β-NiAl金属粘结涂层。
五、电镀
电镀已经成功利用电镀法生产了众多的纳米结构金属、合金以及金属基复合涂层。
常规方法难以制备的低熔点挥发性金属与高熔点金属的合金,可以通过电镀来实现。
电镀能使本身不能从水溶液还原的金属,与铁族元素以共沉积方式获得镍基三元合金涂层。
总的来说,对于不同的应用场合应采用不同的制备工艺:电子束焊接法适用于高密度的镍基涂层;激光表面合金化适用于镍基复合硬质第二相颗粒的涂层,提高耐磨性;物理气相沉积适用于功能性薄膜的制备,无污染;化学气相沉积适用于形状复杂结构的涂层制备,覆盖性好,纯度高,控制精准;电镀使用于大面积涂层制备,操作容易,能耗较低。
izaksjw 阳极氧化设备。