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氧化物阻氢涂层

时间:2020-07-20 20:02:49  来源:  作者:

 氧化物涂层是指以基材氧化或涂层原位氧化制备得到的阻氢涂层,是研究最早的阻氢涂层。本节选取氧化铬、氧化锆、氧化铝三种较典型的氧化物涂层展开讨论。氧化铬涂层的阻氢渗透性能良好,且在高温下较稳定,成为了主要研究的氧化物涂层之一。日本原子能研究所在1985 年就开始了对氧化铬涂层的研究,Takayuki [17]采用化学密实化涂层技术(CDC)在SS316表面制备出氢渗透降低因子PRFPermeation Reduction Factor,该值代表基材渗透率与涂层渗透率之比)高于100的氧化铬涂层,该工艺具有制备温度低,操作方便等优点,但利用这种工艺制备出的涂层表面存在孔洞。据此Kulsartov 等在CDC 技术基础上加入CrPO4 来填充孔洞,提高了涂层表面致密度,使涂层的PRF 达到了1000以上。近年,杨远航采用新型水等离子体氧化技术制备的氧化铬涂层,表面致密性好、粗糙度小,且该工艺制备的涂层性能相比传统工艺制备的也有所提高。氧化锆是一种相对较新的涂层材料。2011 年,Hatano等采用溶胶-凝胶、浸镀和电化学沉积的方法在铁素体不锈钢表面制备了氧化锆涂层。其中,仅用溶胶-凝胶法得到的氧化锆涂层的PRF 只有6~100,而经过电化学沉积后的涂层PRF达到了100~1000。由于溶胶-凝胶工艺制备出的涂层表面存在孔隙,采用电化学沉积技术可将孔隙修复或填补,从而提高涂层的阻氢性能。氧化铝涂层由于其出色的阻氢性能,受到学者们的广泛关注。Serra[利用熔融热浸铝工艺在马氏体不锈钢表面制备了氧化铝涂层,结果表明:在743K 573K 下制备的氧化铝涂层其PRF 分别为260 1000Feng 等采用微弧氧化和低温等离子复合技术在SS316L 表面制备氧化铝涂层,其PRF达到1000。虽然氧化铝涂层的阻氢效果较好,但常常因与不锈钢基底热膨胀系数差异较大而脱落,难以在高温环境下使用,这是氧化铝涂层面临的主要问题。


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