发光自敏复合涂层的制备及性能研究

发布时间：2017-04-16 21:10

  本文关键词：发光自敏复合涂层的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镍基复合涂层作为提高工件表面耐摩擦耐腐蚀性质的重要手段,被广泛应用在高磨损、腐蚀等工业环境中。稀土发光材料作为高亮度的发光材料已广泛应用于涂层材料领域,如:建筑装饰、警示标志、人造景观等。发光复合涂层作为一种新型的指示性涂层,利用发光材料优异的指示功能和金属涂层优异的耐磨耐腐蚀性能来实现对工件表面工作状态在线监测,而镍基发光复合涂层近几年已应用在耐磨损在线检测领域。本文通过电化学沉积法在瓦特光亮镀镍浴中成功的将三基色无机荧光颗粒:BaMgAl_(11)O_(17):Eu~(2+)(蓝粉),Y_2O_3:Eu~(3+)(红粉),CeMgAl_(11)O_(19):Tb~(3+)(绿粉)与金属镍共沉积在基体表面制备出具有三基色指示功能的自敏复合涂层。利用荧光粒子优异的发光指示性能,在涂层局部部位受到磨损和腐蚀后,暴露基体,磨损腐蚀发光部位衰减或消失,便可确定涂层受损部位,并采取有效措施保护基体工件,到达检测涂层在工作周期内完整性的作用。研究在不同荧光粒子添加浓度下和不同表面活性剂CTAB,PEG浓度下涂层的组织形貌结构,润湿性,沉积率,硬度,发光性能及自敏性能,摩擦磨损性能,耐腐蚀性能。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),荧光显微镜(FMM),荧光发射光谱,电化学极化腐蚀和阻抗(EIS)和涂层干摩擦等手段进行检测,结果表明阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG)能有效提高三基色荧光粒子沉积率,使涂层沉积率稳定在35~75%之间;三基色荧光粒子在与Ni沉积对涂层结构起到不同的作用,Y_2O_3:Eu~(3+)荧光粒子改变了涂层结晶取向且使涂层晶粒细化;CeMgAL_(11)O_(19):Tb~(3+)和Y_2O_3:Eu~(3+)使涂层硬度显著提高,BaMgAl_(11)O_(17):Eu~(2+)使涂层形貌呈现节瘤状;荧光粒子在复合涂层有发光猝灭效应,属于荧光粒子与金属Ni相的接触性猝灭,认为镍原子提供了陷阱能级,电子将从功函数低的荧光粒子一边转移到功函数高的金属Ni中而出现接触性猝灭;通过比较腐蚀前后三基色荧光粒子发光强度的减弱和涂层磨损部位发光消失的机制能有效的指示出涂层工作周期内的完整性,从而起到良好的自敏检测作用;干摩擦实验表明CeMgAL_(11)O_(19):Tb~(3+)和Y_2O_3:Eu~(3+)粒子的黏着磨损能起到涂层在摩擦磨损时的减磨作用,降低涂层摩擦系数和磨损量;极化与阻抗实验显示发光涂层在NaCl(3.5%)溶液中比传统的Ni涂层具有较强的耐腐蚀性能,极化阻值提高到400~500(KΩ·cm~(-2))。其中Y_2O_3:Eu~(3+)颗粒能有效地提高涂层耐腐蚀性能。
【关键词】：荧光颗粒 电化学沉积 沉积率 自敏检测 复合涂层 猝灭 摩擦性能 耐腐蚀性能
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 发光复合涂层的研究现状10-13
• 1.1.1 发光材料的介绍10-11
• 1.1.2 发光复合涂层的简介11-12
• 1.1.3 发光复合涂层的应用12-13
• 1.2 复合涂层制备技术13-20
• 1.2.1 PVD（物理气相沉积）13
• 1.2.2 CVD（化学气相沉积法）13-14
• 1.2.3 等离子喷涂14
• 1.2.4 冷喷涂14
• 1.2.5 超音速火焰喷涂14
• 1.2.6 化学镀14-15
• 1.2.7 电沉积复合涂层技术简介15-20
• 1.3 电化学沉积法制备复合涂层研究现状20-22
• 1.4 本论文的研究目的和研究内容22-23
• 第二章 发光自敏复合涂层的制备及实验方法23-30
• 2.1 实验方案23-24
• 2.2 实验方法24-27
• 2.2.1 基体材料的准备及预处理24-25
• 2.2.2 荧光材料25
• 2.2.3 镀层制备25-26
• 2.2.4 电沉积实验装置26-27
• 2.3 性能测试实验27-30
• 2.3.1 X射线衍射分析（XRD）27-28
• 2.3.2 扫描电镜分析（SEM）28
• 2.3.3 荧光性能测试28
• 2.3.4 荧光显微镜分析28-29
• 2.3.5 摩擦磨损实验29
• 2.3.6 涂层硬度测试29
• 2.3.7 涂层电化学腐蚀实验29-30
• 第三章 发光自敏复合涂层的组织结构及其沉积性能30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 试样制备30-31
• 3.3 结果与讨论31-39
• 3.3.1 涂层最佳电流密度的确定31
• 3.3.2 三基色荧光粒子添加浓度对沉积率的影响31-32
• 3.3.3 荧光粒子粒度对沉积率的影响32
• 3.3.4 表面活性剂对荧光粒子沉积率的影响32-33
• 3.3.5 三基色荧光粒子对涂层组织结构的影响33-37
• 3.3.6 荧光粒子对涂层硬度的影响37-39
• 3.3.7 荧光粒子对涂层粗糙度的影响39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 发光自敏复合涂层的发光性能41-47
• 4.1 引言41
• 4.2 实验41
• 4.3 结果与讨论41-46
• 4.3.1 不同荧光粒子添加量对涂层发光形貌的影响41-43
• 4.3.2 三基色荧光粒子添加浓度对在涂层发光强度的影响43
• 4.3.3 表面活性剂对涂层发光强度的影响43
• 4.3.4 发光自敏复合涂层的发光指示性能43-45
• 4.3.5 发光自敏复合涂层的发光猝灭机制45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 发光自敏复合涂层的摩擦磨损及耐腐蚀性能47-54
• 5.1 荧光粒子对发光自敏复合涂层的摩擦系数的影响47
• 5.2 荧光粒子对发光自敏复合涂层磨损量的影响47-48
• 5.3 荧光粒子对发光复合自敏涂层摩擦形貌的影响48-50
• 5.4 发光自敏复合涂层的腐蚀行为50-53
• 5.5 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-61
• 致谢61-62
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录62

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