三氧化钨（WO₃）掺杂薄膜是一种优良的氢敏材料，因其具有良好的电致变色、气致变色、光致变色、电化学性能而得到广泛的研究和应用，尤其是其气致变色性能在气体传感器方面有广阔的应用前景。在铂（Pt)、钯(Pd)等稀有金属的催化下，WO₃薄膜对H2在常温下就具有良好的气致变色效应，是一种重要的功能材料。

用溶胶凝胶法和直流磁控溅射法相结合制备的掺Pd（或Pt）三氧化钨薄膜的晶化温度比纯的三氧化钨薄膜晶化温度高，在460℃下退火处理后才有少量的晶态结构存在；分光光度计测试结果表明：纯WO₃凝胶薄膜有很高的透光率（>90%），但掺钯或掺铂后薄膜透光率下降明显；且在相同条件下制备的掺钯的薄膜比掺铂的薄膜的透光率要高些；掺铂薄膜样品在100℃、200℃、300℃、400℃、500℃退火处理后的透光率随着退火温度的升高，薄膜透光率逐渐降低，这与不掺杂的三氧化钨薄膜具有相同的性质。

三氧化钨基掺Pt（Pd）薄膜的制备建立在溶胶凝胶法和直流磁控溅射法相结合的方法，在钨酸溶胶的制备中，加入H₂O₂、乙醇能增强钨酸溶胶的稳定性。当H₂O₂与钨酸的摩尔比为1：2，乙醇与钨酸体积比为1：2时，溶胶的保存时间较长，成膜质量可以起到保鲜效果。
三氧化钨表面在100℃退火处理后变得比较平整，其分子呈四面体结构，三氧化钨分子转变为立方体结构在经过400℃退火处理后表面变的更加平整，三氧化钨分子转变为立方体结构。

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制备三氧化钨（WO₃）所使用的水热法和水浴法同属溶液法，其特点是实验成本少，能耗低，制取的材料结晶度和纯度高等优点成为制备WO₃的首选。现代纳米材料科学与技术的应用在一定程度上增强材料某些方面的性能，亦或使其表现出一些意想不到的性质。在此基础上，以水热法为实验方法，以纳米和三氧化钨为材料，制备纳米三氧化钨。

以Na₂WO₄•2H₂O为原料，CTAB和草酸为辅助剂，采用水热法和水浴法分别制取了团聚较为严重的单斜相立方颗粒状纳米WO₃、块状WO₃•H₂O和分层花状WO₃•H₂O。经过烧结处理后，WO₃•H₂O转变为WO₃，并保持了原有的块状和花状形貌。对三种形貌样品的气敏测试表明，其最佳工作温度都为300℃，且花状结构表现出最高的灵敏度，对影响反应过程的各项因素进行了分析，可得其主要归因于WO₃•H₂O的不易团聚的三维结构且分层多孔。在此基础上，可以初步得到水热法制备纳米三氧化钨的原理。

研究结果表明：
（1）以Na₂WO₄•2H₂O为原料，CTAB和草酸为辅助剂有利于改变反应速率，将反应时间由原来的24h以上缩短至8h以内。
（2）含有碱性的水热法下也能够制得纳米三氧化钨产品，所需要pH范围拓展至3.5～8.9之间。
（3）所制得的纳米三氧化钨具有不易团聚的三维结构且分层多孔，颗粒的粒径平均尺寸都在1μm左右。
（4）以三氧化钨为添加物的产品具有较好的分散性，而且WO₃在气敏传感、电致变色、化学催化以及电化学等方面都表现出的优异性能。

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单斜相三氧化钨在纳米三氧化钨经过水热法以及煅烧处理后得到，其特点是无高次对称轴，且二次对称轴和对称面均不多于一个。单斜相三氧化钨具有很强的非均质性，它有3个主折射率。

以Na₂WO₄•2H₂O为原料，DL-苹果酸为辅助剂，在这个前提下，可以合成包含三维球状形貌的前驱体（WO₃•xH₂O）。我们发现苹果酸的加入剂量对WO₃•xH₂O的形貌和结晶相产生了很大影响。由此可以见，气敏测试表明三个样品的最佳工作温度为250℃，并且方状单斜相三氧化钨表现出最高的灵敏度，主要归因于其独特新颖的三维多孔构造。在300℃最佳工作温度下材料的最低检测浓度可以达到0.1ppm，材料最佳煅烧温度确定为500℃，其中WO₃-500样品对5ppm丙酮气体的灵敏度达到了7.9；在相对湿度95%条件下，对5ppm的丙酮电阻灵敏度仍有5.72。

在测试不同气体（例如丙酮、甲醇、乙醇、氨气等）的气敏度通过不同工作条件下，单斜相三氧化钨对气体表现出了很高的选择性和灵敏度。以Na₂WO₄•2H₂O为原料，分别采用Na₂C₂O₄、Na₂SO₄和H2C₂O₄为辅助剂，在24小时180℃的水热条件下制取了六方相一维纳米WO₃。结合实验结果，我们发现溶液中Na+、SO₄₂-、C₂O₄₂-、HC₂O₄-离子以及H₂C₂O₄对纳米WO3晶体在形核和长大过程中所起的作用，结果表明三种不同的辅助剂对产物的晶系无影响。随后的气敏测试表明，Na₂C₂O₄辅助合成的WO₃纳米棒在320℃对一定浓度的乙醇表现出最高的灵敏度，主要归因于其很高的分散度和结晶度。

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自从涂层硬质合金技术发展以来，涂层的类型也产生了多样化，较为突出的如单层多元复合涂层、多层涂层、梯度涂层、纳米涂层、超硬涂层以及软涂层等等。

2.多层涂层

随着涂层硬质合金技术的不断发展，单一涂层也逐渐向多层涂层过渡。多层涂层是通过结合不同涂层材料的优良性能以及适用性，将不同涂层加以组合，从而进一步完善基体材料的综合性能。目前主要的双层涂层有碳化钛/氮化钛（TiC/TiN）、碳化钛/氧化铝（TiC/Al₂O₃）、碳氮化钛/氧化铝（Ti（C,N）/Al₂O₃）、氮化钛/立方氮化硼（TiN/CBN）等几种。其中属TiC/TiN双层涂层出现的最早，使用也最为广泛。这是由于作为单一涂层时TiC涂层具有较高的硬度以及优异的耐磨性，而TiN涂层则具有良好的化学稳定性（防止化学扩散）以及抗月牙洼磨损性能。此外，相比TiN涂层，TiC涂层因其热膨胀系数更接近于基体，常作为多层涂层的底涂层，其与基体结合更加牢固，内部残余应力小，因此可以有效地抵抗裂纹的扩展。TiC/TiN涂层硬质合金刀具更加适用于普通、半精及精切加工，而TiC/Al₂O₃涂层的硬质合金刀具有较高的热硬性及韧性，适合于高速切削加工以及高负荷切削加工。

而三层涂层最为常见的是TiC/Ti（C,N）/TiN涂层，相关研究人员对奥氏体不锈钢车削实验中发现， 其由于TiN涂层具有较小的摩擦系数，所以所具有的切削力较小，更适用于普通半精以及精切削加工。除此之外，还有将TiN/TiC/TiN三个涂层组合涂覆于硬质合金刀具基体，该多层涂层表层具有较高的耐磨性，底层与基体结合强度高，抗热震性以及韧性都相较于单一涂层有大幅度的提高，可广泛运用于合金钢、结构钢等高速铣削。总的来说，涂层层数越多在高速切削、铣削等方面具有更大的优势，随着相关技术的不断发展，多层涂层每层的厚度越来越薄，已经有了10层甚至更多层。多层涂层在物理结构上、力学性能以及化学性质等方面对硬质合金刀具材料赋予了更加优异的过渡性，是功能梯度结构材料的雏形。

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