常压低温冷等离子体还原Fe_2O_3的研究 被引量：2

1

作者 郝建民 朱军 +2 位作者 陈永楠 陈宏 丁业立 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期151-156,共6页

目的研究常压低温冷等离子体还原过程中气体常量对Fe_2O_3还原过程的影响。方法采用冷压成形后高温烧结的方式制备Fe_2O_3试样块,利用射流型常压冷等离子体还原铁基氧化物,通过X射线衍射仪分析还原前后的物相,用扫描电镜观察还原前后的... 目的研究常压低温冷等离子体还原过程中气体常量对Fe_2O_3还原过程的影响。方法采用冷压成形后高温烧结的方式制备Fe_2O_3试样块,利用射流型常压冷等离子体还原铁基氧化物,通过X射线衍射仪分析还原前后的物相,用扫描电镜观察还原前后的微观形貌,讨论了还原过程中气氛的作用和影响。结果等离子体的还原能力取决于还原气体的成分与含量,其中氮等离子体在常温常压条件下无法还原Fe_2O_3,氨气+氮气混合气体为工作气体的常压低温冷等离子体能将Fe_2O_3还原成Fe_3O_4和金属Fe,还原能力随着氨气含量的增加而增强,还原速率随着氨气含量的增加而下降。氨气在等离子体中可产生多种还原性物质,如N_2H_4、H和H_2*等,能将Fe_2O_3还原,且过程表现为过渡还原,即Fe_2O_3先被还原成Fe_3O_4,再被还原成金属Fe。结论常压低温冷等离子体中的电子与热效应无法还原Fe_2O_3,添加氨气后的等离子体中产生了一系列的活性物质,才能还原金属Fe表面的氧化物。 展开更多

关键词 氨气 离子体 常压 低温 还原反应 氧化铁 活性物质

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TC4钛合金微弧氧化膜层动态热力学性能研究 被引量：1

2

作者 张云霞 郝建民 +1 位作者 陈永楠 陈宏 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2016年第4期146-148,共3页

在锆盐电解液体系中制备出厚度为20μm的微弧氧化膜层,通过动态热机械分析仪研究了TC4钛合金表面的微弧氧化膜层与基体结构的热-机耦合载荷失效行为。结果表明:温度对TC4钛合金微弧氧化膜层服役失效有重要影响。当升温到300℃时,膜层与... 在锆盐电解液体系中制备出厚度为20μm的微弧氧化膜层,通过动态热机械分析仪研究了TC4钛合金表面的微弧氧化膜层与基体结构的热-机耦合载荷失效行为。结果表明:温度对TC4钛合金微弧氧化膜层服役失效有重要影响。当升温到300℃时,膜层与基体开始出现热膨胀系数不稳定而产生热错配残余应力;当温度到达500℃时,膜层内部出现明显的裂纹,且膜层也在一定程度上与基体发生剥落行为。 展开更多

关键词 TC4钛合金 微弧氧化膜层 动态热机械分析 热-机耦合

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2A12铝合金在两种体系中微弧氧化膜层的磨损性能研究 被引量：10

3

作者 黄利保 郝建民 +1 位作者 张斌英 马建基 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期185-190,共6页

目的比较两种不同溶液体系中铝合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。方法以2A12铝合金为研究对象,通过微弧氧化技术,制备了在两种体系中的微弧氧化膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损机,研究了两种不... 目的比较两种不同溶液体系中铝合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。方法以2A12铝合金为研究对象,通过微弧氧化技术,制备了在两种体系中的微弧氧化膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损机,研究了两种不同溶液体系中的微弧氧化膜层的形貌、厚度、硬度和磨损性能的差异。结果锆盐体系中膜层的生长速率较磷酸盐中的更大。锆盐和磷酸盐体系中膜层的硬度分别为1050HV和1250HV。锆盐体系的膜层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3、c-ZrO2和少量的t-ZrO2组成,磷酸盐体系膜层的主要成分是α-Al2O3和γ-Al2O3。锆盐体系中,450 V电压下膜层的摩擦系数为0.425,500 V电压下膜层的摩擦系数为0.375;磷酸盐体系中,450 V电压下膜层的摩擦系数为0.328,500 V电压下膜层的摩擦系数为0.325。结论锆盐膜层的摩擦系数总体大于磷酸盐膜层。在磨损过程中,被磨掉的GCr15材料填充到膜层的凹坑中。两种溶液体系下,膜层在高电压下表现出更小的摩擦系数。磨损起始阶段为磨粒磨损,稳定阶段为粘着磨损。 展开更多

关键词 铝合金 微弧氧化 锆盐 磷酸盐 耐磨性

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大气压低温等离子体喷涂ZrO_2薄膜工艺研究

4

作者 王战清 郝建民 《热加工工艺》 北大核心 2019年第8期164-167,共4页

以氮气作为等离子体放电气体,八水合氯氧化锆水溶液作为锆源,金属盐溶液经过氮气雾化后加到等离子体射流下游区域,在硅衬底上进行薄膜喷涂。采用X射线光电子能谱仪对薄膜样品进行成分检测,通过扫描电镜观察薄膜的微观形貌,利用EDS能谱... 以氮气作为等离子体放电气体,八水合氯氧化锆水溶液作为锆源,金属盐溶液经过氮气雾化后加到等离子体射流下游区域,在硅衬底上进行薄膜喷涂。采用X射线光电子能谱仪对薄膜样品进行成分检测,通过扫描电镜观察薄膜的微观形貌,利用EDS能谱仪对薄膜样品进行元素分析,并对喷涂薄膜的机理过程进行了探讨。结果表明,所制备的薄膜的主要成分为氧化锆,薄膜表面由小颗粒堆积而成,微粒分布比较均匀,颗粒大小在10～20 nm左右。在等离子体喷涂过程中,氮气发生电离后产生了大量的反应活性物质,如N、N_2~*、和N^+等,这些活性物质促使了反应的进行。通过大气压低温等离子体喷涂技术成功的制备出了ZrO_2纳米薄膜。 展开更多

关键词 大气压 等离子体喷涂 工艺 氧化锆 薄膜

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1060铝合金微弧氧化黑色陶瓷膜显色特性及着色机理 被引量：22

5

作者 郝建民 魏小旖 +1 位作者 陈永楠 陈宏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期44-49,共6页

目的采用微弧氧化技术在1060铝合金表面制备黑色陶瓷膜,并且讨论黑色膜的显色机理。方法在不同电解液体系中制备出不同黑色度的陶瓷膜,通过测色仪及EDS,XPS,SEM等测定膜层的显色特性、成分和表观形貌。结果 Na2WO4和NH4VO3添加量对膜层... 目的采用微弧氧化技术在1060铝合金表面制备黑色陶瓷膜,并且讨论黑色膜的显色机理。方法在不同电解液体系中制备出不同黑色度的陶瓷膜,通过测色仪及EDS,XPS,SEM等测定膜层的显色特性、成分和表观形貌。结果 Na2WO4和NH4VO3添加量对膜层显色特性和表观形貌影响较大,随着二者添加量的增加,膜层黑色度增加,表面粗糙度减小。结论微弧氧化过程中,电解液中的WO42-和VO3-参与了成膜反应,生成了V2O5,V2O3,WO x和WO3等具有黑色显色特性的氧化物,并分布于整个膜层和多孔结构中,这是黑色显色特性的主因。随着Na2WO4和NH4VO3添加量的增加,显色氧化物在膜层和孔结构中存在的数量增加,使得膜层粗糙度降低。 展开更多

关键词 铝合金 微弧氧化 黑色陶瓷膜 显色特性

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等离子喷涂工艺对锅炉管束用Fe基非晶涂层组织结构和耐蚀性能的影响 被引量：10

6

作者 高振 郝建民 +3 位作者 韩建军 鲁元 陈永楠 李世波 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期81-87,共7页

目的研究等离子喷涂功率和喷涂时间对锅炉管束用Fe基非晶涂层的相组成、微观组织结构及涂层耐蚀性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜和三电极电化学研究进行分析。结果涂层主要由非晶相组成,表面较为平整致密;随着喷涂功率... 目的研究等离子喷涂功率和喷涂时间对锅炉管束用Fe基非晶涂层的相组成、微观组织结构及涂层耐蚀性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜和三电极电化学研究进行分析。结果涂层主要由非晶相组成,表面较为平整致密;随着喷涂功率和喷涂时间的增加,涂层非晶相含量降低,孔隙率降低,致密性升高。非晶涂层在0.5mol/L H2SO4溶液和在3.5%(质量分数)NaCl溶液中均表现出良好的钝化作用,在0.5mol/L H2SO4溶液中钝化区较宽,在3.5%NaCl溶液中自腐蚀电流密度较低。随喷涂功率和时间的增加,阳极极化曲线钝化区加宽,电流密度降低。结论喷涂功率升高会导致涂层孔隙率下降,喷涂时间增加则致使涂层厚度增加,腐蚀介质渗透到基体的表面路径和阻力增加,从而可以进一步改善Fe基非晶涂层的耐蚀性能。 展开更多

关键词 锅炉管束 等离子喷涂 非晶涂层 耐蚀性

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锆盐浓度对2A12铝合金微弧氧化陶瓷层的组织与耐腐蚀性的影响 被引量：3

7

作者 陈宏 白文哲 +2 位作者 郝建民 康亚斌 朱晓宇 《热加工工艺》 北大核心 2020年第20期96-101,共6页

在锆盐体系电解液中,通过改变锆盐浓度,采用微弧氧化技术在2A12铝合金表面原位生长微弧氧化陶瓷层。采用SEM、EDS分析微弧氧化陶瓷层表面及截面形貌和元素分布;利用X射线衍射仪(XRD)研究锆盐浓度对微弧氧化陶瓷层相组成的影响;利用Imag... 在锆盐体系电解液中,通过改变锆盐浓度,采用微弧氧化技术在2A12铝合金表面原位生长微弧氧化陶瓷层。采用SEM、EDS分析微弧氧化陶瓷层表面及截面形貌和元素分布;利用X射线衍射仪(XRD)研究锆盐浓度对微弧氧化陶瓷层相组成的影响;利用Image-J软件分析锆盐浓度对陶瓷层表面孔隙率、孔洞直径的影响;利用电化学工作站分析不同锆盐浓度所得微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性。结果表明:微弧氧化陶瓷层表面呈典型"火山口"形貌,熔融喷射物沉积在表面的微孔和裂纹中。表面孔隙率和孔洞直径随着锆盐浓度增加呈先减小后增大的趋势,膜层厚度随着锆盐浓度的增加呈现先增大后减小;随着锆盐浓度的增加,试样腐蚀电流密度最大可下降1个数量级,电化学阻抗模值|Z|可增加1个数量级,随锆盐浓度从5 g/L到20/L试样的腐蚀电流先提升后降低。综合比较,在15 g/L锆盐浓度下获得的含ZrO2陶瓷层,孔隙率低、致密性好、耐腐蚀性优异。 展开更多

关键词 铝合金 微弧氧化 锆盐 陶瓷层 腐蚀

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气体介质对常压等离子体还原氧化铜的影响

8

作者 郝建民 俞茂兰 +1 位作者 陈永楠 陈宏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期193-197,204,共6页

目的研究不同等离子体还原介质和还原时间对氧化铜还原的影响。方法采用等离子焰流扫描试样,应用扫描电镜观察还原后试样的表面微观形貌,通过X射线衍射仪分析试样处理前后表面相成分的变化。结果采用N2+热氨为气体介质,其还原产物为Cu4O... 目的研究不同等离子体还原介质和还原时间对氧化铜还原的影响。方法采用等离子焰流扫描试样,应用扫描电镜观察还原后试样的表面微观形貌,通过X射线衍射仪分析试样处理前后表面相成分的变化。结果采用N2+热氨为气体介质,其还原产物为Cu4O3和Cu3O,相对于其他气体介质得到的还原产物Cu2O,能将Cu2+还原至更低的价态。还原时间为40 s时,主要还原产物为Cu3O,其氧含量低于Cu O,随着时间延长,亚稳相Cu3O逐渐转变成较稳定的Cu2O;当还原时间为100 s时,析出Cu单质。结论 N2+热氨是还原性较强的气体介质。氧化铜中铜离子价态随还原时间增加而降低,同时伴随亚稳定相Cu3O向Cu2O转变现象。还原过程中高能电子对Cu O颗粒有加热熔融作用,激发态的活性粒子发挥主要的还原作用。 展开更多

关键词 常压射流等离子体 氨分解 氧化铜 气体介质

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镁合金微弧氧化膜层退除工艺 被引量：4

9

作者 李锦妍 郝建民 +1 位作者 陈永楠 陈宏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期27-32,45,共7页

目的提出一种镁合金微弧氧化膜层的退除工艺,提高镁合金的二次利用率。方法以硝酸、氟化钾、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及缓蚀剂为组分配制退膜液,设计正交试验,以退除速率、表面粗糙度作为评判标准,优化退膜液配方。分析退膜液中... 目的提出一种镁合金微弧氧化膜层的退除工艺,提高镁合金的二次利用率。方法以硝酸、氟化钾、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及缓蚀剂为组分配制退膜液,设计正交试验,以退除速率、表面粗糙度作为评判标准,优化退膜液配方。分析退膜液中各组分的作用,研究退膜过程中退膜量与时间的关系,讨论膜层厚度与腐蚀率、表面粗糙度的关系。采用优化的退膜液对镁合金微弧氧化膜层进行退除,观察表面宏观及微观形貌。结果退膜液各组分针对退膜速率和退膜后镁合金基体表面粗糙度的极差由大到小均依次为:R硝酸>R氟化钾>R柠檬酸>RSDBS>R缓蚀剂。对退膜速率和表面粗糙度影响最大的是硝酸浓度,其次是氟化钾浓度,柠檬酸、SDBS及缓蚀剂浓度的影响最小。在整个退膜过程中,膜层退除量与退膜时间并不呈线性关系。退膜开始阶段及完成阶段,膜层退除量大,退膜速率高;退膜中期,膜层退除量与退膜时间基本呈线性关系,且退膜速率小于初始退膜速率。XRD分析显示,退膜后的镁合金表面无残余腐蚀产物。二次微弧氧化膜层的SEM图像显示,微孔结构致密,分布均匀,与一次微弧氧化的膜层无明显差别。结论镁合金微弧氧化膜层退除液的最佳配方为:硝酸90 m L/L,柠檬酸8 g/L,氟化钾35g/L,十二烷基苯磺酸钠5 g/L,缓蚀剂6.5 g/L。该退膜液退膜效果良好,对镁合金基体损伤小,退膜速率快,成本低廉,可用于不合格镁合金零部件微弧氧化膜层的多次退除返修。 展开更多

关键词 镁合金 微弧氧化 退膜 缓蚀剂 硝酸 氟化钾

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TC4钛合金阳极氧化着色膜显色规律探讨 被引量：6

10

作者 张斌英 郝建民 +3 位作者 陈永楠 黄利保 马建基 杨泽慧 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期308-316,342,共10页

目的在不同电解液、电压等工艺参数下对TC4钛合金进行阳极氧化,获得彩色膜,分析探讨着色膜颜色随不同工艺参数变化的显色规律,并通过该显色规律分析着色膜显色机理。方法分别选用NaOH电解液、H3PO3电解液、Na2SiO3盐溶液对Ti6A14V钛合... 目的在不同电解液、电压等工艺参数下对TC4钛合金进行阳极氧化,获得彩色膜,分析探讨着色膜颜色随不同工艺参数变化的显色规律,并通过该显色规律分析着色膜显色机理。方法分别选用NaOH电解液、H3PO3电解液、Na2SiO3盐溶液对Ti6A14V钛合金进行氧化着色。通过金相显微镜、SEM、XRD、AFM和3nh色差仪等测试方法,分析氧化膜层显微组织、形貌特征、物相成分、膜层厚度与颜色变化。结果3nh色差仪测得膜层颜色值(L^*、a^*、b^*)随电压具有周期变化规律。在电压参数为120 V左右的起弧电压之前,三种电解液阳极氧化着色膜均是由非晶态的钛氧化物组成,显色规律一致,氧化膜层致密均匀,只是生长速率稍有不同。膜层显色是干涉加强光色与干涉减弱光色的互补光色的共同作用。通过钛合金氧化膜干涉光程差公式修正,推导出了薄膜厚度的理论计算公式,且AFM测试结果与理论计算得出的膜厚基本一致。随着电压继续升高,电解反应剧烈,宏观表面观察到微弧放电现象,电解过程过渡到微弧氧化阶段。结论在低电压阳极氧化阶段,TC4钛合金着色膜层是由致密均匀的非晶态钛氧化物组成,膜层生长方式是随电压均匀层状生长,显色原理主要是薄膜干涉原理。通过控制电压参数,可控制膜层厚度,继而得到理想的颜色。在Na2SiO3盐溶液中的膜层生长速率为1~1.7 nm/V。 展开更多

关键词 钛合金 阳极氧化 着色膜 显色机理

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TC4钛合金微弧氧化黑色膜层的制备 被引量：2

11

作者 石天乐 郝建民 《热加工工艺》 北大核心 2019年第6期179-181,187,共4页

在同一磷酸盐电解液体系中通过添加不同的着色盐而制备出不同黑度的陶瓷膜层。通过色差仪、XRD及SEM等测定膜层的黑度、成分和表观形貌。结果表明,Cu盐、Fe盐、Mn盐的加入对膜层显色特性有较大的影响,膜层黑色度较未添加时都有所增加。... 在同一磷酸盐电解液体系中通过添加不同的着色盐而制备出不同黑度的陶瓷膜层。通过色差仪、XRD及SEM等测定膜层的黑度、成分和表观形貌。结果表明,Cu盐、Fe盐、Mn盐的加入对膜层显色特性有较大的影响,膜层黑色度较未添加时都有所增加。在微弧氧化过程中,电解液中的着色盐离子Fe^(3+)、Cu^(2+)、Mn^(2+)、WO_4^(2-)和VO^(3-)都参与了成膜反应,生成了WVO_4、Fe_2O_3、Mn_2V_2O_7和CuV_2O_6等具有黑色显色特性的化合物并分布于整个膜层中,这是黑色显色特性的主要因素。另外,添加剂的加入对膜层的微观形貌没有明显的影响。 展开更多

关键词 钛合金 微弧氧化 黑色陶瓷膜

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