溶胶pH值对氢化锆表面阻氢膜层性能的影响

• 作者: 刘婷 闫淑芳 陈伟东 鞠红民 韩继鹏 马文
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 氢化锆 溶胶-凝胶法 氧化锆 阻氢膜层 PRF值
• 年，卷（期）: 2019,（3）
• 所属期刊栏目: 表面强化及功能化
• 页码范围: 98-104
• 页数: 7页
• 分类号: TG174.4
• 字数: 3656字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.03.014

摘要

目的 采用溶胶-凝胶法在氢化锆表面制备氧化锆阻氢膜层,探究溶胶pH值对阻氢膜层性能的影响.方法 以正丙醇锆为前驱体,通过滴加盐酸分别得到pH值为1、3、5、7、9的溶胶.利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)和X射线衍射仪(XRD),分析了氧化锆膜层的截面形貌、表面形貌和物相组成,并利用真空脱氢实验测试了膜层的阻氢性能.结果 溶胶pH值影响溶胶的涂覆性能,致使氢化锆基体表面所得膜层的连续性、均匀性及厚度存在差异.溶胶pH值的变化对形成膜层的物相组成没有显著影响,所得膜层由单斜相氧化锆(m-ZrO2)和四方相氧化锆(t-ZrO2)组成.当pH值在1～9范围内时,随着溶胶pH的增加,膜层中t-ZrO2的体积分数和PRF值均呈现出先升高后降低的变化趋势,t-ZrO2的体积分数介于13.16％～46.84％之间,膜层的PRF值介于10.13～19.46之间.结论 溶胶pH值影响溶胶的涂覆性能,进而影响膜层质量、膜层中各物相的含量以及膜层的阻氢效果.当溶胶pH值为3时,溶胶涂覆性能良好,所得氧化锆膜层均匀、连续,膜层较厚且致密,膜层中t-ZrO2的体积分数最大,为46.84％,同时膜层的氢渗透降低因子(PRF值,Permeation Reduction Factor)达到最大值19.46.