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TiO2–g-C3N4 composite materials for photocatalytic H2

TiO2–g-C3N4 composite materials for photocatalytic H2
TiO2–g-C3N4 composite materials for photocatalytic H2

Journal of Alloys and Compounds 509 (2011) L26–L29

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Journal of Alloys and

Compounds

j o u r n a l h o m e p a g e :w w w.e l s e v i e r.c o m /l o c a t e /j a l l c o

m

Letter

TiO 2–g-C 3N 4composite materials for photocatalytic H 2evolution under visible light irradiation

Hongjian Yan ?,Haoxin Yang

College of Chemistry,Sichuan University,Chengdu 610064PR China

a r t i c l e i n f o Article history:

Received 22July 2010Received in revised form 25September 2010

Accepted 28September 2010Available online 8 October 2010Keywords:

Semiconductors Photocatalysis Titanium dioxide g-C 3N 4

a b s t r a c t

In this investigation,we report the preparation of TiO 2–g-C 3N 4composite materials with varying the wt.%of g-C 3N 4,the characterization of these materials by various techniques and photocatalytic hydrogen production under visible light irradiation in the presence of methanol.The X-ray powder diffraction (XRD)shows that the composite materials are consist of anatase TiO 2and g-C 3N 4.Fourier transform infrared (FT-IR)spectra show that the absorbance band intensity of composite materials was stronger than that of C 3N 4.The UV–vis absorption spectra show that the absorption edge of the composite materials shifts to the lower energy region comparing to pure anatase and to longer wavelengths with increasing the amount of C 3N 4.The signi?cant photoluminescence quenching was observed in TiO 2–C 3N 4composite materials,indicating the charge transfer from C 3N 4to TiO 2.The visible light induced H 2evolution rate was remarkably enhanced by coupling TiO 2with C 3N 4.

? 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

1.Introduction

Photocatalytic water splitting to produce hydrogen has become an area of great research interest because of the global energy cri-sis and environmental pollution since Fujishima and Honda ?rst reported the decomposition of water on illuminated TiO 2elec-trodes in 1972[1].To date,a variety of photocatalysts constructed from transition-metal ions with d 0electronic con?guration or post-transition-metal ions of d 10con?guration,along with group VA or VIA ions as counter-anion components [2–6]have been developed.Among various kinds of photocatalysts,TiO 2is widely used due to its optical and electronic properties,long-term stability,low cost,and nontoxicity.However,TiO 2could only respond to UV irradia-tion that takes up ~4%of solar energy,which limits the application to a great extent.In the past decades,numerous methods have been developed to increase the photocatalytic ef?ciency of TiO 2,such as doping of TiO 2with metallic (Cr,Fe,V)[7,8],and nonmetallic ele-ments (N,C,B)[9,10]to increase the visible light absorbance,and coupling with other semiconductors [11–13]to increase the sep-aration ef?ciency of photogenerated electron -hole pairs during photocatalysis.

Recently,Wang et al.[14]reported that a polymer semiconduc-tor on the basis of a defecteous graphitic carbon nitride (g-C 3N 4)possesses the performance of hydrogen or oxygen production from water splitting under visible light irradiation in the presence of

?Corresponding author.Tel.:+862885221339;fax:+862885221339.E-mail address:hjyan@https://www.sodocs.net/doc/5d930295.html, (H.Yan).sacri?cial donor or acceptor.The optical band gap of this polymer semiconductor was determined to be 2.7eV.The g-C 3N 4photo-catalyst is considered to be stable under light irradiation in water solution as well as in acid (HCl,pH 0)or base (NaOH,pH 14)solutions due to the strong covalent bonds between carbon and nitride atoms.Very recently,a composite photocatalyst of g-C 3N 4and TaON with visible light response was prepared by a milling-heat treatment method and was used for photodegradation of rhodamine B [15].However,the photocatalytic activity is still low.Therefore it is expected to further improve the photocatalytic per-formance of g-C 3N 4for obtaining more effective catalyst.

In this study,the preparation of TiO 2–g-C 3N 4composite mate-rials with varying the wt.%of g-C 3N 4,characterization of these materials by various techniques and photocatalytic hydrogen pro-duction under visible light irradiation in the presence of methanol are reported.

2.Experimental

All starting materials were purchased from commercial sources and were used without further puri?cation.

The TiO 2powders were prepared as follows:an aqueous solution of TiCl 4(200mL,0.5mol dm ?3)was added slowly to ammonia solution (200mL,2mol dm ?3)under vigorous stirring.After stirred for 30min the resulting slurry was ?ltered,washed with water and ethanol subsequently,?ltered again,and kept under vacuum at 400K for 12h.Then the powders were calcined at 650?C in air for 2h.

The g-C 3N 4was prepared by directly heating melamine under a ?ow of Ar gas.A quartz tube,30mm in inner diameter and 1000mm in length,was used as a reaction chamber.In the synthesis,analytical grade melamine powder (10g)was pressed into a semiclosed cylindrical quartz tube and then placed in the middle region of the reaction chamber.The quartz tube was heated to 380?C in 5min and then heated to 600?C in a muf?e furnace for 4h at a heating rate of 1?C min ?1in the ?ow of Ar

0925-8388/$–see front matter ? 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.doi:10.1016/j.jallcom.2010.09.201

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Fig.1.The powder XRD patterns of C3N4,TiO2and TiO2–C3N4composite.

gas.After the reaction,the quartz tube was cooled down to room temperature in the?ow of Ar gas.

The TiO2and C3N4powder were mixed by ball-milling and then calcined at 400?C for1h in a muf?e furnace.

The structural properties of the materials were analyzed by X-ray powder diffraction(XRD)on a X-Pert Pro diffractionmeter with CuK?radiation( =1.5406?A) at a scanning speed of4?min?1.FT-IR measurements were performed using a Fourier transform infrared(FT-IR)spectrometer(Nicolet670)only in the mid infrared range of the instrument(400–4000cm?1)for samples dispersed in KBr pellets in1:99 ratio.UV–vis diffuse re?ection spectra were measured using a UV–vis spectropho-tometer(UV2100,Shimadzu)and converted from re?ection to absorbance by the Kubelka–Munk method.The photoluminescence measurements were performed in a luminescence spectrophotometer(Hitachi F-7000)operated at room temperature. The morphology of the composite materials was characterized using JEM-100CX Transmission Electron Microscopy(TEM,JEOL,Japan).

The photocatalytic reaction under visible light irradiation was carried out in an inner irradiation quartz cell(500mL).The reaction cell was connected to a closed gas circulation system and the gases evolved were analyzed with an on-line TCD gas chromatograph(SPSIC,GC-102AT,argon carrier).In a typically photocatalytic reaction,0.3g of C3N4–TiO2powder was suspended in400mL of aqueous methanol solution(H2O:CH3OH=7:1,in volume).0.5wt.%Pt cocatalyst was loaded on the photocatalyst powder by an in situ photodeposition method to promote H2 production:under light irradiation,an equivalent molar amount of H2PtCl6in solution was reduced to the metallic state and deposited onto the surface of the catalyst,forming the Pt-loaded catalyst.A450W high-pressure mercury lamp was blocked by a NaNO2aqueous solution(2M)?lled in quartz tube.In this case,it is considered that an emission of a high-pressure mercury lamp at436nm mainly contributes for the reaction.

3.Results and discussion

Fig.1shows the powder XRD patterns of C3N4,TiO2and TiO2–C3N4composite.Two pronounced peaks were found in g-C3N4at27.4?and13.1?,which can be indexed to(002)and(001) diffraction planes of the graphite-like carbon nitride[16]and

cor-Fig.3.The UV–vis absorption spectra of C3N4,TiO2and TiO2–C3N4composite mate-rials.

respond to the characteristic interplanar staking peak of aromatic systems and the inter-layer structural packing,respectively.No impurity phase was observed in the TiO2sample,which is con-sistent with the XRD pattern of anatase.The TiO2–C3N4sample presents a two-phase composition:C3N4and TiO2.

Fig.2a and b shows the Fourier transform infrared(FT-IR)spec-tra of C3N4and TiO2–50wt.%C3N4respectively.The FT-IR spectra of the synthesized C3N4show the features very similar to those of published results[17].The absorption band near1640cm?1is attributed to C–N stretching,while the three at1240,1320and 1403cm?1to aromatic C–N stretching.The band near808cm?1is attributed to out-of plane bending modes of C–N heterocycles.A broad band near3140cm?1corresponds to the stretching modes of terminal NH2or NH groups at the defect sites of the aromatic ring[18].The FT-IR spectra of TiO2–50wt.%C3N4is similar to those of C3N4.However,the absorbance band intensity of TiO2–50wt.% C3N4is stronger than that of C3N4,which indicts the formation of a composite between TiO2and C3N4.

The optical properties of the samples were investigated by UV–vis diffuse re?ectance spectroscopy.Fig.3shows the UV–vis absorption spectra of C3N4,TiO2and TiO2–C3N4composite mate-rials.The absorption edge of the TiO2sample occurs at ca.390nm, and the band gap energy is estimated to be about3.18eV.After coupled with C3N4,the absorption edge shifts to the lower energy region.We can also see that the absorption edges of the compos-ite samples shift remarkably to longer wavelengths with increasing the amount of C3N4.The decrease in band gaps of the samples

is Fig.2.The Fourier transform infrared(FT-IR)spectra of C3N4(a)and TiO2–50wt.%C3N4(b).

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Fig.4.The photoluminescence spectra of C 3N 4,TiO 2and TiO 2–C 3N 4composite

materials.

Fig.5.The average hydrogen production rates as a function of wt.%C 3N 4from the ?rst 3h of the reaction duration.

from 3.18of TiO 2to 2.68eV of C 3N 4when the content of C 3N 4is increased from 0%to 100%.

Fig.4shows the photoluminescence (PL)spectra of the TiO 2–C 3N 4composite materials.The peak at 453and 369nm could be related to electron-hole recombination of C 3N 4and TiO 2,respec-tively.The signi?cant PL quenching was observed in TiO 2–C 3N

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Fig.7.The scheme for visible light-driven electron-hole separation of the TiO 2–C 3N 4composite materials.

composite materials as the content of TiO 2increases.The quench-ing is due to the charge transfer occurs from C 3N 4to TiO 2.

Photocatalytic hydrogen evolution from aqueous solutions con-taining CH 3OH (H 2O:CH 3OH =7:1,in volume)was conducted under visible light using a 450W high-pressure mercury lamp blocked by a NaNO 2aqueous solution (2M).Fig.5shows the average hydrogen production rates as a function of wt.%C 3N 4from the ?rst 3h of the reaction duration.No hydrogen produced under the dark condition and without catalyst in presence of light.The evolution of hydro-gen commenced after switching the lamp on in presence of catalyst only.However,the visible light induced H 2evolution over TiO 2is negligible.As shown in Fig.5,the visible light induced H 2evolution rate was remarkably enhanced by coupling TiO 2with C 3N 4.Sample of TiO 2–50wt.%C 3N 4exhibits the highest activity with a hydrogen production rate of 22.4?mol h ?1.The visible light induced H 2evo-lution rate of TiO 2–50wt.%C 3N 4was 2times of those of pure C 3N 4.

The morphology of TiO 2–50wt.%C 3N 4composite materials before and after photocatalytic reaction was investigated using TEM,as shown in Fig.6(A)and (B)respectively.The particle size of the composite materials was estimated to be in the range of approx-imately 30–40nm.After photocatalytic reaction,Pt nanoparticles with an average diameter of approximately 3–5nm were deposited on the surface of the composite,which act as H 2evolution site during photocatalytic reaction.

The enhancement of photocatalytic performance of the com-posite materials is attributed mainly to the effectively separation of photogenerated electron–hole pairs.Fig.7shows the scheme for visible light-driven electron-hole separation of the TiO 2–C 3N

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Fig.6.The TEM images of TiO 2–50wt.%C 3N 4composite materials before (A)and after (B)photoreaction.

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composite materials.The conduction band(CB)and valence band (VB)potentials of the TiO2and g-C3N4are also shown in Fig.7. The CB and VB edge potentials of g-C3N4are at?1.12and1.57eV, respectively[14].The CB and VB edge potentials of TiO2are at?0.29 and2.91eV,respectively[19].Since the CB edge potential of g-C3N4 (?1.12eV)is more negative than that of TiO2(?0.29eV)the pho-toinduced electrons on g-C3N4particle surfaces transfer easily to TiO2via the well developed interface and reduce H+to H2.However, the photoinduced holes were suspended in g-C3N4due to the large difference in VB edge potentials and oxidize the sacri?cial agent (CH3OH)to products,such as CO2,CO.

4.Conclusions

In summary,the TiO2–g-C3N4composite materials with varying the wt.%of g-C3N4were prepared in this investigation.The com-posite materials present a two-phase composition:anatase TiO2 and g-C3N4.The absorbance band intensity of composite materials is stronger than that of C3N4.The absorption edge of the coupling materials shifts to the lower energy region comparing to pure anatase and to longer wavelengths with increasing the amount of C3N4.The photocatalytic result show that the visible light induced H2evolution rate was remarkably enhanced by coupling TiO2 with C3N4due to the effectively separation of photogenerated electron-hole pairs.

Acknowledgments

We thank the Fundamental Research Funds for the Central Universities(Project No.2009SCU11105)and Prof.Can Li for the ?nancial support.References

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石墨烯复合材料的研究及其应用

石墨烯复合材料的研究及其应用 任成,王小军,李永祥,王建龙,曹端林 摘要:石墨烯因其独特的结构和性能,成为物理化学和材料学界的研究热点。本文综述了石墨烯复合材料的结构和分类,主要包括石墨烯-纳米粒子复合材料、石墨烯-聚合物复合材料和石墨烯-碳基材料复合材料。并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。 关键词:石墨烯;复合材料;纳米粒子;含能材料 Research and Application of Graphene composites ABSTRACT: Graphene has recently attracted much interest in physics,chemistry and material field due to its unique structure and properties. This paper reviews the structure and classification of graphene composites, mainly inclouding graphene-nanoparticles composites, graphene-polymer composites and graphene-carbonmaterials composites. And resume the application of graphene composites in the field of catalysis, electrochemistry, biological medicine and energetic materials. Keywords: graphene; composites; nanoparticles; energetic materials 石墨烯自2004年曼彻斯特大学Geim[1-3]等成功制备出以来,因其独特的结构和性能,颇受物理化学和材料学界的重视。石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体,是包括富勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元。石墨烯的制备方法主要有机械剥离法,晶体外延法,化学气相沉积法,插层剥离法以及采用氧化石墨烯的高温脱氧和化学还原法等[4-10]。与碳纳米管类似,石墨烯很难作为单一原料生产某种产品,而主要是利用其突出特性与其它材料体系进行复合.从而获得具有优异性能的新型复合材料。而氧化石墨烯由于其特殊的性质和结构,使其成为制备石墨烯和石墨烯复合材料的理想前驱体。本文综述了石墨烯复合材料的结构、分类及其在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。

QPQ防锈处理

QPQ处理,它是Quench-Polish-Quench的缩写形式。是指将黑色金属零件放入两种性质不同的盐浴中,通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层,从而达到使零件表面改性的目的。它没有经过淬火,但达到了表面淬火的效果,因此国内外称之为QPQ。 定义 是指将黑色金属零件放入两种性质不同的盐浴中,通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层,从而达到使零件表面改性的目的。它没有经过淬火,但达到了表面淬火的效果,因此国内外称之为QPQ。 简介 大汉盐浴复合处理技术将热处理与防腐蚀处理一次完成,处理温度低,时间短,能同时提高零件表面硬度、耐磨性和抗蚀性,减少摩擦系数,变形小,无公害。具有优化加工工序,缩短生产周期,降低生产成本的优点,得到众多厂家的认可和赞誉。像美国GE、GM 公司、德国大众、奔驰、日本丰田、本田等一些著名的跨国公司,均大量采用。 大汉盐浴复合处理技术在工艺上它是热处理技术与防腐蚀技术的结合,在性能上它是高耐磨性和高抗蚀性的结合,在渗层上是由多种化合物组成的复合渗层。因此国外认为这是金属表面强化技术领域内的巨大进展,把它称之为一种新的冶金方法。 特点 目前,QPQ表面改性技术在国内也得到大量推广应用,尤其在汽车、摩托车、纺机、机床、电器开关、工模具上使用效果非常突出。其具体的特点如下: 1 良好的耐磨性、耐疲劳性能 该工艺能极大地提高各种黑色金属零件表面的硬度和耐磨性,降低摩擦系数。产品经过QPQ处理后,耐磨性比常规淬火、高频淬火高16倍以上,比20#钢渗碳淬火高9倍以上,比镀硬铬和离子氮化高2倍以上。 疲劳试验表明:该工艺可使中碳钢的疲劳强度提高40%以上,比离子氮化,气体氮化效果均好。该工艺特别适合于形状复杂的零件,解决技术关键,让变形难题迎刃而解。 2 良好的抗腐蚀性能 对几种不同材料、不同工艺处理的样品按同样的试验条件,按ASTMBll7标准进行了连续喷雾试验,盐雾试验温度35±2℃,相对湿度>95%,5%NaCL水溶液喷雾。试验结果表明,经QPQ处理后的零件抗蚀性是1Crl8Ni9Ti不锈钢的5倍,是镀硬铬的70倍,是发黑的280倍。 3 产品处理以后变形小

QPQ盐浴复合处理技术的基本原理及操作注意事项

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钢板分类及用途 钢板、钢带、镀涂钢板、不锈钢板与硅钢片 钢板是钢材四大品种(板、管、型、丝)之一。 钢板按厚度分为薄板和厚板两大规格。 薄钢板是用热轧或冷轧方法生产的厚度在0.2-4mm之间的钢板。薄钢板宽度在500-1800mm之间。根据不 同的用途,薄钢板采用不同材质钢坯轧制而成。通常采用材质有普碳钢、优碳钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、弹簧钢和电工用硅钢等。它们主要用于汽车工业、航空工业、搪瓷工业、电气工业、机械工 业等部门。薄钢板除轧制后直接交货之外,还有经过酸洗的、镀锌和镀锡等。 厚钢板是厚度在4mm以上的钢板的统称,在实际工作中,常将厚度小于20mm的钢板称为中板,厚度> 20mm至60mm的钢板称为厚板,厚度> 60mm的钢板则需在专门的特厚板轧机上轧制,故称特厚板。厚钢 板的宽度从1800mm-4000mm。厚板按用途又分造船钢板、桥梁钢板、锅炉钢板、高压容器钢板、花纹钢板、汽车钢板、装甲钢板和复合钢板等。 钢板的一个分支是钢带,钢带实际上是很长的薄板,宽度比较小,常成卷供应,也称为带钢。钢带常在多 机架连续式轧机上生产,切成定尺长度后就是钢带。 一、中、厚板 (一)普通中、厚钢板 1、普碳钢沸腾钢板(GB3274-88) 普碳钢沸腾钢板顾名思义是由普通碳素结构钢的沸腾钢热轧制成的钢板。沸腾钢是一种脱氧不完全的钢 材。 沸腾钢含碳量低,且由于不用硅铁脱氧,故钢中含硅量常<0.07%。沸腾钢的外层是在沸腾状态下结晶的,所以表层纯净、致密,表面质量好,加工性能良好。沸腾钢没有大的集中缩孔,用脱氧剂少,钢材成本低。沸腾钢心部杂质多,偏析较严重,力学性能不均匀,钢中气体含量较多,韧性低、冷脆和时效敏感性较大,焊接性能较差,故不适用于制造承受冲击截荷,在低温下工作的焊接结构件和其他重要结构件。 (1)主要用途 沸腾钢板大量用制造各种冲压件、建筑及工程结构和一些不太重要的机器结构和零件。 (2)材质的牌号、化学成分和力学性能 符合GB700-79(88)(普通碳素结构钢技术条件)中沸腾钢的规定。 (3)钢板规格尺寸 热轧厚钢板厚度为4.5-300mm。 (4)生产单位 普碳沸腾钢板由鞍钢、武钢、马钢、太钢、重庆钢厂、邯郸钢铁总厂、新余钢厂、柳州钢厂、安阳钢钢公司、营口中板厂和天津钢厂等生产。 2、普碳钢镇静钢板(GB3274-88) 普碳镇静钢钢板是由普通碳素结构钢镇静钢坯热轧制成的钢板。镇静钢是脱氧完全的钢,钢液在注锭前用 锰铁、硅铁和铝等进行充分脱氧,钢液在钢锭模中较平静,不产生沸腾状态,故得名为镇静钢。 镇静钢的优点是化学成分均匀,所以各部分的机械性能也均匀,焊接性能和塑性良好、抗腐蚀性较强。但 表面质量较差,有集中缩孔,成本也较高。 (1)主要用途 普通镇静钢板主要用于生产在低温下承受冲击的构件、焊接结构及其他要求较高强度的结构件。 (2)材质的牌号、化学成分和力学性能 符合GB700-79(88)(普通碳素结构钢技术条件)中镇静钢的规定。参阅型钢等部分。 (3)钢板规格尺寸 热轧厚板厚度4.5-300mm。 (4)生产单位 普碳镇静钢板由鞍钢、武钢、舞阳钢铁公司、马钢、太钢、重庆钢厂、邯郸钢铁总厂、新余钢厂、柳州钢厂、安阳钢铁公司、天津钢厂、营口中板厂、上钢一、三厂、韶关钢铁厂和济南钢铁厂等生产。 3、低合金结构钢钢板(GB3274-88) 低合金结构钢板是由低合金结构钢热轧制成。低合金钢板都是镇静钢和半镇静钢钢板。其优点是强度较高、性能较越、能节省大量钢材、减轻结构重量等。 (1)主要用途 低合金结构钢板越来越广泛用于机械制造和金属结构件等。 (2)材质的牌号、化学成分 参见型钢类有关部分。 (3)钢板规格尺寸 热轧钢板厚度为4.5-300mm。 (4)生产单位 鞍钢、武钢、舞阳钢铁公司、马钢、重庆钢厂、新余钢厂、柳州钢厂、昆明钢铁公司、天津钢厂、韶关特 钢厂、安阳钢铁公司、上钢一、三厂和太钢等。

盐浴液体氮化处理

盐浴液体氮化处理 一、盐浴液体氮化(QPQ)工艺: 工件在57010℃工作温度,在熔盐中将(硫)氮、碳等原子渗入工件表层,赋予工件超强耐磨、硬度高、耐腐蚀、变形小、抗疲劳等诸多性能。熔盐本身是热载体和(硫)氮、碳原子活性原子,它与工件表面能充分接触,渗层及硬度均匀,稳定。对于耐腐蚀性能要求高且光洁度要求▽8以上的工件,通常采用氮化后加氧化、抛光、再次氧化。经NQPQ处理后的工件表面具有富氧氮化层,在保证耐磨、减摩、不变形、抗咬死和抗疲劳强度不变的同时,耐腐蚀性大幅提高,表面呈光亮黑色,美观、实用。 盐浴氮化前的工艺要求在盐浴氮化之前,复杂零件需进行在不低于580℃温度下正火并随后缓慢冷却的调质处理或采用高淬高回的前热处理工艺,补偿解决氮化后的轻微变形,精密零件处理前要在直径方向留有82μm的加工余。 二、盐浴液体氮化(QPQ)广泛应用于: 1、应用的行业: 汽车零部件、轻工机械、液压机械、齿轮、工具和模具制造等多种行业。常用产品有:锯条、螺丝、曲轴、缸套、柱塞、缸塞环、发动机气门、齿轮、蜗杆、钻头、刀具、高强度紧固件、销轴、铝压铸模、铝挤压模、塑料模、缝纫机零件、电气动工具零件等……

2、常用的材料: 各种碳钢(20#、45#、40cr)高速钢(W6Mo5Cr4V2 、 W18Cr4V、W12Cr4V4Mo)铸模钢热模氮化钢(3Cr2W8V H1338CrMo1)不锈钢:1Cr 13、2cr 13、201、301、304、3 16、1Cr18Ni9Ti)球墨铸铁:QT20- 60、QT400-17 、KmQTMn6各种材料硬度: 碳钢、低合金钢:HV500~700 铸铁:HV500~800 热模钢、铸模钢、冲模钢(Crl2型):HV700~1000 各种不锈钢、耐热钢:HV800~1100 各种高速钢(淬火):HV950~1200 三、盐浴液体氮化(QPQ)特点: 1、硬度 QPQ处理后的硬度和常规淬火、高频、渗氮等处理的硬度,它们的金相组织是不同的,QPQ处理的温度在57010℃液体里,通过原子渗入钢材,原子和钢材结合在一起,从而提高产品表面硬度和耐磨效果,经QPQ处理后,中碳钢、高速钢等耐磨性可以达到常规淬火的20倍,渗碳淬火的10倍,离子渗氮的3倍,镀硬铬的5倍 2、极小的变形: QPQ盐浴复合处理后工件几乎不变形,是变形最小的硬化技术,可以解决常规硬化方法及一些管材比较薄容易变形无法解决的硬化变形难题。

钢材的分类和性能

一、钢材相较于其他工程材料的优缺点 优点: 1、强度高、塑性、耐热性、韧性好。 2、材质均匀,工作可靠性高。 3、钢结构制作简便,施工周期短,具有良好的装配性。 4、钢具有可焊性。 5、钢材具有不渗漏性,便于做成密闭结构。 6、钢材更接近于匀质和各向同性体。 缺点: 1、钢材耐腐蚀性差。 2、钢材耐热但不耐火。 3、保温效果差。 4、易产生扭曲。 5、特有的冷桥问题(北方是"冷桥"现象多发的地区,因为冬天北方天气比较寒冷,室内外温度差异较大,冷空气进入房屋后与热空气结合而形成水雾吸附于墙体,便会出现房屋潮湿、霉变的现象)。 二、钢材的分类及特性 1、按化学成分分类:碳素钢、合金钢 碳素钢:①低碳钢(C≤0.25%);②中碳钢(0.25≤C≤0.60%);③高碳钢(C≥0.60%)。合金钢:①低合金钢(合金元素总含量<5%);②中合金钢(5%≤合金元素总含量≤10%); ③高合金钢(合金元素总含量>10%)。 2、按用途分类:工程用钢、渗碳钢、碳素工具钢、特殊性能钢 工程用钢:普通碳素结构钢、.低合金结构钢、钢筋钢;渗碳钢:渗氮钢、表面淬火用钢、易切结构钢、冷塑性成形用钢; 碳素工具钢:合金工具钢、高速工具钢; 特殊性能钢:不锈耐酸钢、耐热钢、电热合金钢、耐磨钢、低温用钢、电工用钢。 3、按冶炼方法分类:按炉种分、按脱氧程度和浇注制度分 按炉种分:①平炉钢(酸性平炉钢、碱性平炉钢)②转炉钢(酸性转炉钢、碱性转炉钢)③电炉钢(电弧炉钢、电渣炉钢、感应炉钢、电子束炉钢) 按脱氧程度和浇注制度分:沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢 4、按断面不同分类:线材、型材、板材、管材 线材:普线、高线、螺纹钢…… 型材:工字钢、槽钢、角钢、方钢、重轨、高工钢、H 型钢 板材:中厚板、容器板、中板、碳结板、锅炉板、低合金板 管材:焊管、不锈钢管、热镀锌管、冷镀锌管、无缝管、螺旋管 5、按品质分类:普通钢、优质钢、高级优质钢 普通钢(P≤0.045%,S≤0.050%) 优质钢(P、S 均≤0.035%) 高级优质钢(P≤0.035%,S≤0.030%)

石墨烯及其纳米复合材料发展.

河北工业大学 材料科学与工程学院 石墨烯及其纳米复合材料发展概况 专业金属材料 班级材料116 学号111899 姓名李浩槊 2015年01月05日

摘要 自从2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,石墨烯因其优异的力学、电学和热学性能已经成为备受瞩目的研究热点。 石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层雷同,是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列构成的单层二维晶体。石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网。石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300 W/(m·K),高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000 cm2 /(V·s),又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6Ω·cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子跑的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板,甚至是太阳能电池。 石墨烯的结构非常稳定,石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。 但是,因为石墨烯片层之间存在很强的范德华力,导致其很容易堆积团聚,在一般溶剂中的分散性很差,所以其应用领域受到了限制。本文通过收集、查阅多篇有关石墨烯研究的论文,分析、整理了石墨烯及其纳米复合材料的制备技术发展及其应用的相关知识、理论。 关键词:石墨烯纳米材料制备复合材料

QPQ盐浴及质量控制

QPQ处理的质量控制 吴清江张永顺 摘要: QPQ盐浴复合热处理技术是一种新的金属表面强化改性技术。本文研究了QPQ盐浴复合热处理的工艺过程及质量控制要点。 关键词: QPQ 复合热处理质量控制 “QPQ”是英文“Quench—Polish—Quench”的字头缩写。原意为淬火—抛光—淬火,在国内把它称作QPQ盐浴复合处理技术,其中“盐浴复合”的含义是指在氮化盐浴和氧化盐浴两种盐浴中处理工件。QPQ盐浴复合热处理技术既可以使工件几乎不变形,同时又可以大幅度提高金属表面的耐磨性、抗蚀性,是一种新的金属表面强化改性技术。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合,氮化物和氧化物的复合,耐磨性和抗蚀性复合,热处理技术和防腐技术的复合。 成都某研究所在20世纪80年代中期独立开发了成分独特的渗氮盐浴配方,其中添加了一种特殊的氧化剂,使盐浴中的有害氰根含量保持在0.2%以下,同时盐浴中的有效成分氰酸根含量长期保持稳定。试验表明,现有气体软氮化和离子渗氮基本上都可以用QPQ盐浴复合处理技术来代替,而且可以大为提高工件的耐磨性和抗蚀性。其抗蚀性可达到C u-Ni-Cr多层电镀的水平。某厂为解决某型号产品试制暴露出的火药气体对炮架腐蚀严重的问题,于98年引进此项专利技术,成功的应用于产品的生产中,通过对零件的滑动磨损试验,耐磨性比发黑处理高出几百倍。通过海水防腐试验,QPQ处理的零件均比发黑处理的零件提高几十倍,效果很好。 由于新技术,所以工艺上就有其独特的要求,操作中必须严格规范,工件才能达到耐磨性和抗蚀性的要求,并得到较为美观的外表。下面就工艺中几个关键步骤加以分析讨论: 1工艺原理 1.1 基本工艺过程: QPQ盐浴复合处理主要工序有: 预热:350-400℃ 20-40min

盐浴液体氮化处理

宁波铁凝科技盐浴液体氮化(QPQ)工艺: 一、盐浴液体氮化(QPQ)工艺: 工件在570±10℃工作温度,在熔盐中将(硫)氮、碳等原子渗入工件表层,赋予工件超强耐磨、硬度高、耐腐蚀、变形小、抗疲劳等诸多性能。熔盐本身是热载体和(硫)氮、碳原子活性原子,它与工件表面能充分接触,渗层及硬度均匀,稳定。对于耐腐蚀性能要求高且光洁度要求▽8以上的工件,通常采用氮化后加氧化、抛光、再次氧化。经NQPQ处理后的工件表面具有富氧氮化层,在保证耐磨、减摩、不变形、抗咬死和抗疲劳强度不变的同时,耐腐蚀性大幅提高,表面呈光亮黑色,美观、实用。 盐浴氮化前的工艺要求在盐浴氮化之前,复杂零件需进行在不低于580℃温度下正火并随后缓慢冷却的调质处理或采用高淬高回的前热处理工艺,补偿解决氮化后的轻微变形,精密零件处理前要在直径方向留有8±2μm的加工余。 二、盐浴液体氮化(QPQ)广泛应用于: 1、应用的行业: 汽车零部件、轻工机械、液压机械、齿轮、工具和模具制造等多种行业。常用产品有:锯条、螺丝、曲轴、缸套、柱塞、缸塞环、发动机气门、齿轮、蜗杆、钻头、刀具、高强度紧固件、销轴、铝压铸模、铝挤压模、塑料模、缝纫机零件、电气动工具零件等…… 2、常用的材料: 各种碳钢(20#、45#、40cr) 高速钢(W6Mo5Cr4V2 、W18Cr4V、W12Cr4V4Mo) 铸模钢热模氮化钢(3Cr2W8V H13 38CrMo1) 不锈钢:1Cr13、2cr13、201、301、304、316、1Cr18Ni9Ti) 球墨铸铁:QT20-60、QT400-17 、KmQTMn6 各种材料硬度: 碳钢、低合金钢:HV 500~700 铸铁:HV 500~800 热模钢、铸模钢、冲模钢(Crl2型):HV 700~1000 各种不锈钢、耐热钢:HV 800~1100 各种高速钢(淬火):HV 950~1200

高分子石墨烯纳米复合材料的前沿与趋势

石墨烯聚合物纳米复合材料的前沿与趋势 聚合物与其他塑料结合形成混纺纤维,与滑石粉及云母混合形成填充系统,和与其他非均质加固物进行模型挤压生产复合材料和杂化材料。这种简单的“混合搭配”方法使得塑料工程师们能够利用聚合物团生产一系列能够控制极端条件的有用的材料。在这种方法中最后加入的事石墨烯------人们早就了解到它的存在但是知道2004年才被制备与鉴定出的碳单原子层。英国曼彻斯特大学的Andre K.Geim和Konstantin S.Novoselov因为分离出碳单原子层而被授予诺贝尔物理学奖。他们的成就导致了聚合物纳米材料的蓝图发生了变化。人们已经长期熟知碳基材料,像金刚石,六方碳和石墨烯。但是聚合物纳米材料研究团体重新燃起的热情主要由于石墨烯可与塑料结合的特性以及它来自于廉价的先驱体。石墨烯的性价比优势在纳米复合材料、镀膜加工、传感器和存储装置的应用上正挑战着碳纳米管。接着,这些只能被想象出来的应用将会出现。事实上,Andre Geim说过“石墨烯对于它的名字来说就是一种拥有最佳性能的非凡的物质。”这能够在目前大量发表的文献中可以看出。石墨烯为什么能够这样引起人们的兴趣呢?本篇综述尝试去处理在石墨烯纳米复合材料新兴潮流中所产生的这类问题。这个工作的范围被石墨烯聚合物纳米复合材料(GPNC)研究员提出期望的发展潜力进行了拓展。 神奇的石墨烯 石墨烯被频繁引用的性能是它的电子传输能力。这意味着一个电子可以在其中不被散射或无障碍地通行。石墨烯的电子迁移率可达到20000cm2/Vs,比硅晶体管高一个数量级。一片最近的综述表明,以改良样品制备的石墨烯,电子迁移率甚至可以超过25000cm2/Vs。石墨烯是否缺少禁带以及大量合成纯石墨烯是否可行只有将来的研究可以解释。目前,非凡的电子传导性能使得石墨烯居于各类物质之首。所以,利用石墨烯代替硅作为基质的可能性将指日可待。虽然石墨烯的电子传导能力要比铜高得多,但是其密度只有铜的1/5。文献中大量记载了石墨烯的电子传导性能极其影响方面的细节。 由于它固有的特性人们开始对它在纳米复合材料的应用产生了兴趣。据预测,一个单层无缺陷的石墨烯薄膜的抗拉强度要比其他任何物质都要大。事实上,James Hone’s小组已经用原子力显微镜研究了独立的单层石墨烯薄膜的断裂强度。他们测得的平均断裂力为1700nN。他们还发现石墨烯这种物质可以抵挡超高的应力(约25%)。这些测量值使得这个团队计算出无缺陷石墨烯薄片的内在强度为45Nm-1。这儿的内在强度被规定为无缺陷的纯物质在断裂之前所能承受的最大应力。石墨烯如此卓越的是由于它相当于1.0Tpa的杨氏模量。在其他的特性中Paul McEuen和同事们只有一个原子厚度的石墨烯薄膜即可隔绝气体,包括氦气。即石墨烯在实际应用中可作为密闭的微室。石墨烯所表现出的热传导性能要比铜高出很多倍。这就意味着石墨烯能够很容易地进行散热。最近对大块石墨烯薄膜的研究表明其热传导系数是600W/(m.K)。石墨烯另外的一个特性是其具有高的比表面积,计算值为2630m2g-1,而碳纳米管仅为1315m2g-1,这使得石墨烯在储能装置应用上成为一个候选材料。Rod Ruoff’s小组通过改性的石墨烯演示了其具有的超高电容性能。对石墨烯的新奇属性的详细描述随处可见石墨烯与碳纳米管相比有一个截然相反的属性是其不含杂质(不含金属),这对构建可靠的传感器和储能装置来说是一个重要的优势。,更进一步,由于它形状与结构,石墨烯或许有更低的毒性,这也成为目前研究的主题。 独立的纳米材料的这些性质使得物理学家,化学家,和材料学家,不论作为理论学家还是实验学家,都为石墨烯的潜力而感到振奋。然而,最重要的问题是去区分炒作还是现实。

钢材种类及分类

钢材知识 钢的分类按品质分类 (1) 普通钢(P≤0.045%,S≤0.050%)P代表磷元素,S代表硫元素 P和S都是钢中的有害元素,一个导致热脆性,一个导致冷脆性 (2) 优质钢(P、S均≤0.035%) (3) 高级优质钢(P≤0.035%,S≤0.030%) 按化学成份分类 (1) 碳素钢: a.低碳钢(C≤0.25%);又称软钢,强度低、硬度低而软,常用於制造链 条,铆钉,螺栓,轴等。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳 素结构钢,大多不经热处理用于工程结构件,有的经渗碳和其他热处理用于 要求耐磨的机械零件。 b.中碳钢(0.25≤C≤0.60%);有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。 热加工及切削性能良好,焊接性能较差。塑性和韧性低于低碳钢。可不经热 处理,直接使用热轧材、冷拉材,亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中 碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538),σb 为600~1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中,中碳钢得到最广泛的 应用,除作为建筑材料外,还大量用于制造各种机械零件。 c.高碳钢(C≥0.60%)。常称工具钢,可以淬硬和回火。锤, 撬棍等由 含碳量0.75%的钢制造; 切削工具如钻头, 丝攻, 铰刀等由含碳量0.90% 至 1.00% 的钢制造。 (2)合金钢: a.低合金钢(合金元素总含量≤5%) b.中合金钢(合金元素总含量>5~10%) c.高合金钢(合金元素总含量>10%)。 按成形方法分类: (1)锻钢;(2) 铸钢;(3) 热轧钢;(4) 冷拉钢。 按金相组织分类 (1) 退火状态的 a.亚共析钢(铁素体+珠光体) b.共析钢(珠光体) c.过共析钢(珠光体+渗碳体) d.莱氏体钢(珠光体+渗碳体)。 (2) 正火状态的: a.珠光体钢; b.贝氏体钢; c.马氏体钢; d.奥氏体钢。

基于石墨烯的复合纳米材料在生物传感器中的应用

基于石墨烯的复合纳米材料在生物传感器中的应用 摘要:石墨烯作为新型材料在化学、材料等科学领域得到了极大的关注。因其优良的导电性和生物相容性,被广泛的运用到生物传感器的研究中。由于纳米级的石墨烯在水溶液中极易聚沉,所以在使用石墨烯时就需要对其修饰。对石墨烯的修饰包括共价键修饰、非共价键修饰和金属颗粒及金属离子修饰。添加各种修饰过后的石墨烯能增加的灵敏度和降低传感器的检测线。 关键词:石墨烯修饰生物传感器 1、引言 最近,石墨已成为一个迅速崛起的明星在材料科学领域。它的问世引起了全世界的研究热潮。自2004年英国曼彻斯特大学Geim团队首次从石墨中剥离出石墨烯以来,人们便对这种具有独特物化性质的纳米材料寄予厚望。此后关于石墨烯的研究不断出现重要进展,并在材料、化学、微电子、量子物理及生物等众多领域表现出许多令人振奋的性能和潜在的应用前景,已成为当前研究热点之一。石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯是一个二维(平面)晶体,组成单层碳原子排列在蜂巢网络与六元环,为二维碳结构。在概念上石墨烯可以看作是一无限延长二维芳香族大分子。 石墨烯在原子尺度上结构非常特殊。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。而且石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯中的电子受到的干扰也非常小。[1,2] 因此, 石墨烯奇特的物理、化学性质, 也激起了物理、化学、材料等领域科学家极大的兴趣。这篇论文主要介绍了基于石墨烯的纳米材料在电化学生物传感器中的运用。 2、石墨烯的修饰 然而,正如其它的同素异形体的新发现如碳富勒烯和碳纳米管(CNTs),材料可用性和加工一直是限制着石墨烯的应用。对于石墨烯,最关键的挑战,在材料合成与加工的中克服石墨层之间强的π-π型层堆叠剥离能,这种高凝聚力范德

QPQ处理工艺

什么是QPQ处理工艺? 发布时间:2008-3-4 什么是QPQ处理工艺? 这是一种盐溶液体氮化技术,即在盐浴炉中进行的热化学扩散与钝化以及精密处理相结合的无公害金属表面处理工艺。金属在两种不同性质的低温熔融盐熔液中作复合处理,先使多种元素同时渗入金属表面形成由几种化合物组成的复合渗层,以使金属表面得到强化改性。这种复合处理技术与提高耐磨性的单一热处理技术和提高抗蚀性的单一表面防护技术相比,它可以同时大幅度地提高金属表面的耐磨性和抗蚀性。单一热处理技术或表面防护技术是无法同时达到这两个要求的。 旋转接头零件QPQ处理工艺的参数 根据不同的金属材质,可在最高不超过425℃的盐浴炉中进行90~120分钟的处理。 QPQ处理工艺特点 1、可在工件表面生成双层的氮化层,对于黑色金属表面化合层可达到10~25微米深度,扩散层深达0.3~0.8mm。 2、具有表面乌黑发亮的色泽,化合层均匀性极佳,表面硬度高,有很高的耐磨性、耐腐蚀性。中碳钢的耐磨性可以达到常规淬火的30倍,低碳钢渗碳淬火的14倍,离子渗氮的2.8倍,镀硬铬的2.1倍,疲劳强度提高40%以上。 3、抗腐蚀性比电镀硬铬高70倍以上,远远高于镀镍,达到铜镍铬三层复合镀的水平,比1Cr18Ni9Ti不锈钢还高5倍,是发黑的280倍。 4、盐浴复合处理后工件几乎不变形,是变形最小的硬化技术,可处理加工精度要求很高的工件,粗糙度在1.0μm以上的工件处理后无变化,粗糙度在0.5μm以下的工件处理后粗糙度略微增加。 5、可以同时替代淬火(高频淬火、渗碳淬火)―回火―发黑(镀铬)等多道热处理和防腐工序,大大缩短生产周期,提高工件品质。 6、无公害水平高、不污染环境 QPQ处理后零件的优点 在工件表面生成具有极高耐摩擦性、抗咬合性、耐磨损性、防腐蚀性以及较高疲劳强度的表面层。并且不具有其它表面镀层工艺所遇到的问题—氢脆。综合性能优于发蓝、镀铬、锌、镍等表面镀层工艺。

石墨烯纳米复合材料

文献阅读报告 文献标题:Size and synergy effects of nanofiller hybrids including graphene nanoplatelets and carbon nanotubes in mechanical properties of epoxy composites 文章来源:Original Research ArticleCarbon, Volume 50, Issue 15, December 2012, Pages 5380-5386 文章作者:S. Chatterjee, F. Nafezarefi, N.H. Tai, L. Schlagenhauf, F.A. Nu ¨esch , B.T.T. Chu A Laboratory for Functional Polymers, EMPA, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Du¨bendorf, Switzerland B Department of Materials Science and Engineering, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan C Institut des Mate ′riaux, EPFL, Ecole Polytechnique Fe′de′rale de Lausanne, Lausanne, Switzerland 一、作者所做的内容: 改性多壁碳纳米管与石墨烯微片增强聚芳醚腈复合材料 二、作者此项工作的原因: 聚芳醚腈(PEN),作为特种工程塑料,其具有高强度,高模量,耐高温 等性能,在航天,军工,电子等特殊领域具有广阔的应用前景。聚芳醚腈上的 极性氰基基团具有一定的粘结性,且聚芳醚腈容易成型,因此是制备先进复合 材料的优秀载体。 三、作者的实验原理及步聚: 为了进一步扩大聚芳醚腈在介电,机械以及热学领域的应用价值,本论文 以价格低廉的双酚A型聚芳醚腈为基体,以多壁碳纳米管和石墨烯微片为填料,通过对多壁碳纳米管和石墨烯微片的氰基化改性,有效阻止了多壁碳纳米管和 石墨烯微片的团聚。

QPQ盐浴复合处理技术的基本原理及操作注意事项样本

QPQ盐浴复合处理技术的基本原理及操作注意事项”QPQ”是英文”Quench—Polish—Quench”的字头缩写。原意为淬火—抛光—淬火, 在国内把它称作QPQ盐浴复合处理技术, 其中”盐浴复合”的含义是指在氮化盐浴和氧化盐浴两种盐浴中处理工件。QPQ盐浴复合热处理技术既能够使工件几乎不变形, 同时又能够大幅度提高金属表面的耐磨性、抗蚀性, 是一种新的金属表面强化改性技术。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合, 氮化物和氧化物的复合, 耐磨性和抗蚀性复合, 热处理技术和防腐技术的复合。 我司经过多年的实践独立开发了成分独特的渗氮盐浴配方, 其中添加了一种特殊的氧化剂, 使盐浴中的有害氰根含量保持在0. 2%以下, 同时盐浴中的有效成分氰酸根含量长期保持稳定。试验表明, 现有气体软氮化和离子渗氮基本上都能够用QPQ盐浴复合处理技术来代替, 而且能够大为提高工件的耐磨性和抗蚀性。其抗蚀性可达到Cu-Ni-Cr多层电镀的水平,成功的应用于气弹簧、刀具、模具、纺织机械、汽车等行业, 经过对零件的滑动磨损试验, 耐磨性比发黑处理高出几百倍。经过海水防腐试验, QPQ处理的零件均比发黑处理的零件提高几十倍, 效果很好。 由于新技术, 因此工艺上就有其独特的要求, 操作中必须严格规范, 工件才能达到耐磨性和抗蚀性的要求, 并得到较为美观的外表(黑亮色)。下面就工艺中几个关键步骤加以分析讨论: 一、QPQ技术的基本工艺过程

1、工件清洗---清水漂洗—预热—盐浴氮化—盐浴氧化—冷水 冷却—热水浸泡—清水漂洗—烘干—抛光—二次氧化—抛 光—包装。 预热( 空气炉) 350-400℃、20-30min 氮化( 盐浴炉) 550-580℃、60-180min 氧化炉( 盐浴炉) 370-400℃、20-40min 预热的作用: 预热的作用是烤干工件表面的水分, 使冷工件升温后再入氮化炉, 以防带水工件入氮化炉后引起盐浴溅射和 防止冷工件入炉后氮化炉温度下降太多。一般温度下降不超 过30℃, 同时预热对减少工件变形和获得色泽均一的外观也 有一定的作用。 氮化: 氮化是QPQ盐浴复合处理技术的核心工序, 由于氮化盐浴中氰酸根( CNO-) 的分解产生活性氮原子, 在金属表面形成耐磨和抗蚀性很高的化合物层和耐疲劳的扩散层。 氧化: 氧化的主要作用可使工件从氮化炉带出的盐中的氰根( CN-) 彻底分解, 消除公害, 同时在工件表面形成黑色的氧化膜( Fe3O4) , 增加抗蚀性, 对提高耐磨也有一定的好处。 2、渗层外貌及特征 QPQ盐浴复合处理以后在钢的表面形成的渗层外貌: 最外面是氧化膜, 主要成分是( Fe3O4) , 氧化物层里面是化合物层, 也称”白亮层”, 主要成分是Fe2-3CN, 化合物层以内是扩散层, ( 1) 化合物层:

结构钢分类及性能介绍

10S20 材料号:1.0721 牌号:10S20 标准:EN 10277 - 3 : 2008 ●特性及应用: 10S20材料,德国牌号特种钢。 ●化学成分: 碳C:0.07-0.13 硅Si:≤0.4 锰Mn:0.7 - 1.1 磷P:≤0.06 硫S:0.15 - 0.25 钢板的分类: 1,按厚度分类:(1)薄板(2)中板(3)厚板(4)特厚板 2,按生产方法分类:(1)热轧钢板(2)冷轧钢板 3,按表面特征分类:(1)镀锌板(热镀锌板,电镀锌板)(2)镀锡板(3)复合钢板(4)彩色涂层钢板 4,按用途分类:(1)桥梁钢板(2)锅炉钢板(3)造船钢板(4)装甲钢板(5)汽车钢板(6)屋面钢板(7)结构钢板(8)电工钢板(硅钢片)(9)弹簧钢板(10)其他普通及机械结构用钢板中常见的日本牌号 1,日本钢材(JIS系列)的牌号中普通结构钢主要由三部分组成:第一部分表示材质,如:S(Steel)表示钢,F(Ferrum)表示铁;第二部分表示不同的形状,种类,用途,如P(Plate)表示板,T(Tube)表示管,K(Kogu)表示工具;第三部分表示特征数字,一般为最低抗拉强度。如:SS400——第一个S表示钢(Steel),第二个S表示“结构”(Structure),400为下限抗拉强度400MPa,整体表示抗拉强度为400 MPa的普通结构钢。 2,SPHC-首位S为钢Steel的缩写,P为板Plate的缩写,H为热Heat的缩写,C商业Commercial 的缩写,整体表示一般用热轧钢板及钢带。 3,SPHD-表示冲压用热轧钢板及钢带。 4,SPHE-表示深冲用热轧钢板及钢带。 5,SPCC-表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国Q195-215A牌号。其中第三个字母C 为冷Cold的缩写。需保证抗拉试验时,在牌号末尾加T为SPCCT。 6,SPCD-表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国08AL(13237)优质碳素结构钢。7,SPCE-表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国08AL(5213)深冲钢。需保证非时效性时,在牌号末尾加N为SPCEN。 冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号:退火状态为A,标准调质为S,1/8硬为8,1/4硬为4,1/2硬为2,硬为1。 表面加工代号:无光泽精轧为D,光亮精轧为B。如SPCC-SD表示标准调质,无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板。再如SPCCT-SB表示标准调质,光亮加工,要求保证机械性能的冷轧碳素薄板。 8,JIS机械结构用钢牌号表示方法为:S 含碳量字母代号(C,CK),其中含碳量用中间值×100表示,字母C:表示碳K:表示渗碳用钢。如碳结卷板S20C其含碳量为0.18-0.23%。 专用结构钢板 1,压力容器用钢板:用大写R在牌号尾表示,其牌号可用屈服点也可用含碳量或含合金元素表

QPQ盐浴复合处理技术的渗层性能比较

QPQ盐浴复合处理技术的渗层与镀铬性能的比较 化学盐浴复合处理(QPQ)是一种新的金属盐浴表面强化改性技术,金属在两种不同性质的低温盐浴中作复合热处理,以使多种化学元素同时渗入金属表面,形成了由几种化合物组成的复合渗层,以使金属表面得到强化改性,耐磨性、抗蚀性和耐疲劳性同时得到大幅度提高。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合,氮化物和氧化物的复合,耐磨性和抗蚀性复合,热处理技术和防腐技术的复合。这种技术还具有节能、无公害、几乎不变形等优点。 1良好的耐磨性、耐疲劳性能 该工艺工件经QPQ盐浴复合处理,能极大地提高各种黑色金属零件表面的硬度和耐磨性,降低摩擦系数,同时还可以显著提高材料的疲劳性能,耐疲劳性能的提高主要依靠化合物层以下的扩散层的作用,产品经过QPQ处理后,耐磨性比常规淬火、高频淬火高16倍以上,比20#钢渗碳淬火高9倍以上,比镀硬铬和离子氮化高2倍以上。 疲劳试验表明:该工艺可使中碳钢的疲劳强度提高40%以上,比离子氮化,气体氮化效果均好。该工艺特别适合于形状复杂的零件,解决技术关键,让变形难题迎刃而解。

2良好的抗腐蚀性能 对几种不同材料、不同工艺处理的样品按同样的试验条件,按GB/T10125-1997标准进行了连续喷雾试验,盐雾试验温度35±2℃,相对湿度>95%,5%NaCL水溶液喷雾。试验结果表明,经QPQ处理后的零件抗蚀性是1Crl8Ni9Ti不锈钢的5倍,是镀硬铬的70倍,是发黑的280倍。 3产品处理以后变形小 工件经QPQ处理处理之后几乎没有变形产生,可以有效的解决常规热处理方法难以解决的硬化变形难题。目前,QPQ技术在众多的轴类零件、细长杆件上(汽车上的活塞杆)应用得非常成功,有效的解决了一直以来存在的热处理硬化和产品变形的矛盾。 4可以代替多道热处理供需和防腐蚀处理工序,时间周期短 工件经QPQ处理后,在提高其硬度和耐磨性的基础上同时提高其抗腐蚀能力,并且形成黑色、漂亮的外观,可以代替常规的淬火一回火一发黑(镀铬)等多道工序,缩短生产周期,降低生产成本。大量的生产数据表明,QPQ处理与渗碳淬火相比可以节能50%,比镀硬铬节约成本30%,性价比高。 5无公害水平高、无环境污染

盐浴复合处理技术 (Tenifer_QPQ)

QPQ”是英文“Quench―Polish―Quench”的字头缩写。原意为淬火―抛光―淬火,在国内把它称作QPQ盐浴复合处理技术,其中“盐浴复合”的含义是指在氮化盐浴和氧化盐浴两种盐浴中处理工件。QPQ盐浴复合热处理技术既可以使工件几乎不变形,同时又可以大幅度提高金属表面的耐磨性、抗蚀性,是一种新的金属表面强化改性技术。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合,氮化物和氧化物的复合,耐磨性和抗蚀性复合,热处理技术和防腐技术的复合。其氮化层的深度大于离子氮化处理的深度,而且工艺周期也比离子氮化短。QPQ处理的深度和材料有关系的,一般不同的材料处理后的深度会有所不同,QPQ处理属于盐浴软氮化的延伸工艺,只是耐腐蚀性能比它更好和变形更小,其他都和它差不多,还有就是黑色的尊贵外观! QPQP处理是一种复合工艺! 氮化+氧化+后处理+氧化! 表面是黑亮的外观! 比SQP的耐蚀性能要好! QPQ盐浴复合处理是一种先进的金属熔盐表面强化改性技术。将工件在两种不同性质的熔融盐液中先后进行处理,使多种元素同时渗入金属表面,形成由几种化合物组成的复合渗层,使金属表面得到强化改性,耐磨性、抗蚀性和耐疲劳性同时得到大幅度提高。本技术还具有节能、无公害、几乎不变形等优点。用本技术先进、性能优越、质量稳定而倍受广大用户欢迎,已经大面积推广。 一、主要特点: QPQ复合处理与单一提高耐磨性的传统热处理技术和单一提高抗蚀性的表面处理相比,它可以: 1.使产品的表面硬度、耐磨性、抗腐蚀性和耐疲劳性同时大幅度提高。 例如:经QPQ盐浴复合处理的45#钢、40Cr钢(退火态)的耐磨性,达到淬火及高频淬火的16倍以上;经QPQ盐浴复合处理的20#钢,耐磨性达到渗碳淬火的9倍以,是镀硬铬和离子氮化的2倍多。经QPQ盐浴复合处理的45号钢,其疲劳极限提高4O%左右。 例如:45钢经QPQ处理后在大气中和盐雾中的抗蚀性比镀硬铬高16倍以上,比发黑高7O 倍以上。 2.可取代多种工艺 它常常用来取代渗碳淬火、高频淬火、离子渗氮、软氮化、调质、易变形件的淬火等常规热处理和表面强化技术,以提高金属表面硬度和耐磨、耐疲劳性能,特别是用来解决硬化变形难题。可用来取代发蓝、镀硬铬、镀装饰铬、镀镍、镀锌、硫化等常规表面处理工艺,大幅度提高零件的抗蚀性,大大降低生产成本。 3.可以取代多道工序 用本工艺进行一次处理,可以取代淬火一回火一发黑三道工序,或取代渗碳―淬火―回火―镀硬铬四道工序.根据产品的不同性能要求,全部生产过程10分钟―3小时,生产成本低,大幅度节能。 4.质量稳定,操作简便。 5.投资小、成本低、易操作、工艺稳定、生产效率高 二、适用的钢种: 主要用于要求高耐磨、高抗蚀、微变形的各种钢、铁及铁基粉末冶金零件。模具钢、不锈钢、耐热钢、结构钢、工具钢、铸铁、纯铁、铁基粉末冶金件等。 三、应用情况: QPQ处理技术在汽车、摩托车、模具、工具、机床、工程机械、农业机械、海上石油开采、化工机械、纺织机械、液压、仪表、机床、军械、轴承等行业均已广泛应。已大量用于处理以下主品:

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