钢铁表面化学改性处理对聚合物涂层性能影响的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）钢铁表面化学改性处理对聚合物涂层性能影响的研究硕士研究生：邢天际指导教师：应丽霞副教授企业导师：赖锋高级工程师学科、专业：机械工程论文主审人：刘少刚教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）钢铁表面化学改性处理对聚合物涂层性能影响的研究硕士研究生：邢天际指导教师：应丽霞副教授学位级别：工学硕士工程领域：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADisser

2、tationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)StudyontheEffectofChemicalModificationofSteelSurfaceonPolymerCoatingPropertiesCandidate:XingTianjiSupervisor:AssociateProf.YingLixiaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:MechanicalEngineeringDateofSubmission

3、:May.2018DateofOralExamination:June.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完

4、全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日

5、摘要聚合物涂层因其良好的摩擦学性能已逐步体现出其优异的潜质，纳米填料、多元复合、表面修饰与改性更可以为聚合物复合涂层的性能带来多方面的性能提升。研究能够应用于复杂的动态环境中，有效提高海洋环境中摩擦设备和部件使用寿命的耐磨减摩复合涂层，是我国海洋资源开发和海洋战略实施的重要关键技术之一。但是，传统的聚合物被作为涂层时，会遇到与钢铁基体结合性能较弱、摩擦学性能有待提高等问题。这些问题很大程度地影响了聚合物涂层在金属零件表面的应用。因此，本研究针对腐蚀环境下滑动导轨表面摩擦部件，制备一层与基体结合性能强、抗腐蚀性能优异、综合性能良好的聚合物复合涂层。本文使用Materials

6、Studio软件建立了不同状态下钢铁基体与环氧树脂涂层结合界面模型。当钢铁表面有不同种类铁的氧化物生成时，钢铁基体与环氧树脂涂层之间范德华力提升有所提升，但静电力有所下降。同时对钢铁表面进行羟基化、苯酚化、硅烷化处理，同样存在范德华力提升且静电力下降的现象。除此之外，当对有机转化膜与环氧树脂涂层的结合界面进行结构优化和分子动力学优化时，优化后的环氧树脂涂层与有机转化膜会形成紧密的交联结构，同时生成一定量的氢键，这些现象是有利于结合力提升的。最后，当在环氧树脂涂层中添加适量的石墨烯时，环氧树脂复合涂层与钢铁基体之间界面的范德华力出现提升。为了使环氧树脂涂层与钢铁基体具有更高

7、的结合强度，本文结合分子动力学仿真结果，通过试验研制出一种可以有效地提高钢铁基体与环氧树脂涂层之间结合强度的有机复合转化膜。使用SEM、EDS、红外光谱仪、电化学工作站、拉拔法结合力测试仪，研究了温度、单宁酸含量、酒石酸含量、硅烷偶联剂KH560含量对复合转化膜性能的影响。通过测试发现，转化膜的主要元素为C、O、Mo、Si等，并且含有一定量的苯环、羰基等有机组分。当转化液温度为35℃、单宁酸含量4g/L、酒石酸含量1g/L、硅烷偶联剂KH560含量20g/L时，聚合物涂层与钢铁基体的结合力可达到未进行转化膜处理时的2.4倍。对