长安大学:优化孔结构,构建减磨耐蚀陶瓷膜层!
2022-11-29 15:08:15
作者:腐蚀与防护 来源:腐蚀与防护
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轻质合金由于其重量轻、比强度高的特点,广泛应用于工程领域。然而,腐蚀和摩擦是其应用中不可避免的挑战,导致大量的能量耗散和结构零件的严重失效。通常需要在轻合金表面采用等离子电解氧化(PEO)制备陶瓷膜层解决上述问题,但是由于PEO膜层表面的硬度高极容易引发严重的磨粒磨损,以及本征的多孔结构易成为腐蚀介质的渗入通道,限制其进一步的应用。近年来,很多学者通过在PEO电解液中直接引入固体润滑剂制备自润滑陶瓷涂层,但存在固体润滑剂与膜层之间的结合力差,及未能填充孔结构提高耐蚀性等问题。
针对上述问题,来自长安大学陈永楠教授团队设计并在铝合金表面采用PEO技术制备了MoS2/Al2O3自润滑陶瓷膜层,并通过调节占空比,调控PEO反应过程中能量释放和放电行为,优化孔结构,同步提高膜层的减摩和耐蚀性能。
图1. 膜层的孔结构:(a) MoS2–S15%,(b) MoS2-S45%,(c) 不同MoS2/Al2O3涂层的纵横比分布本研究在轻合金表面通过PEO技术原位合成MoS2/Al2O3自润滑陶瓷膜层,并调节占空比优化孔结构。研究发现自润滑陶瓷涂膜层具有低的摩擦系数(0.15),远低于传统PEO膜层(0.73),有效提高了膜层的减摩性能。此外,通过调节占空比,低占空比的膜层孔隙率相比高占空比的膜层孔隙率下降了77%,同时,降低占空比促进了膜层中连通孔向单一独立孔的转变,改善了孔形貌,有效地改善了膜层的耐蚀性能。
图2. 不同MoS2/Al2O3膜层的电化学表征:(a) 动电位极化曲线,(b) Nyquist图,(c) 用bode图和等效电路,(d) 相位角该成果以“Pore structure optimization of MoS2/Al2O3 self-lubricating ceramic coating for improving corrosion resistance”为题发表在Vacuum期刊上。第一作者为长安大学硕士研究生陀永林,通讯作者为长安大学陈永楠教授和赵秦阳博士及西北有色金属研究院的赵永庆教授,合作者还包括长安大学郝建民教授、张勇副教授及西部材料康彦教授级高级工程师等。
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