氧化铝粉体表面纳米化修饰及其在耐磨涂层中的应用

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1、材料科学与工艺氧化铝粉体表面纳米化修饰及其在耐磨涂层中的应用汪明球，闫军，崔海萍，杜仕国军械工程学院三系河北石家庄军械工程学院基础部河北石家庄摘要:在低温条件（）下，以钛酸丁酯为原料，利用胶溶-回流法在氧化铝粉体表面制备了纳米颗粒通过扫描电镜、射线衍射、光电子能谱仪、等检测手段对复合颗粒的表面形貌、包覆层相组成、比表面积等进行了表征结果表明，纳米颗粒在微粉表面形成纳米薄膜修饰层，包覆层主要为锐钛矿型相，表面纳米化修饰后氧化铝粉体表面的粗糙度显著增加，比表面积较包覆前提高了倍以上将经表面纳米化修饰后的微粉应用于以有机硅改性环氧树脂为基体的耐磨涂

2、层中，其磨损失重仅为包覆前复合耐磨涂层的，耐磨性显著提高，并初步讨论了复合耐磨涂层的摩擦磨损性能关键词：复合颗粒；纳米；表而纳米化修饰；耐磨中图分类号：文献标志码：文章编号：SurfacemodificationofA12O3powdersanditsapplicationinwear-resistantcoatingsAbstractKeywords随着高新技术的不断发展工程机械设备及零部件在长吋间的使用过程中其表面腐蚀磨损已成为设备零部件失效的主要形式以功能收稿日期：基金项目：国家口然科学基金军械丁程学院基础部科研基金作者简介:汪明球男博

3、士生讲师杜仕国男教授博上生导师通信作者：闫军涂料为基础的表面粘涂技术貝•有简便快捷费用低适合现场作业等特点是一门貝•有广泛应用询景的表面修复和强化技术实践表明该技术是修复强化非钢铁材料部件表面层的有效手段之一表面粘涂技术关键在于制备高性能的耐磨功能涂料耐磨涂料主要由高分子基体增强体及其它助剂组成其性能主要取决于基体增强体及两者之间的界面作用氧化铝粉体由于具有高强度高硬度抗磨损耐磨损等优异的特性在高分子基耐磨涂层中具有特殊的用途但直接使川氧化铝粉体与高分子基体的界而结合弱采用传统的表面处理技术进行表面修饰不能从根本上解决粉体表面固冇的形貌缺陷

4、而这些缺陷部位在微观上易成为复合材料内部的薄弱点是导致复合材料失效的原因之一研究表明采用表而纳米化修饰的方法可以有效地改善粉体的表面状态而传统物理复合法等类似方法一方面纳米粒子不能有效均匀地附着于母体颗粒之上11复合的方式大多是简单的物理附着结合力小而易从母体颗粒表而脱落另一方面在工业生产上耗能较大造成能源的浪费以金属醇盐为原料的溶胶法可以制备结合紧密的复合颗粒但该法制备过程较复杂一般需要经过高温锻烧制备周期较长本工作以钛酸丁酯为原料采川胶溶-1叫流法在粉体的表而制备纳米粒子在温和的条件下较短的时间内一步宜接形成了纳米复合颗粒方法简便易操作将

5、该复合颗粒应用丁•以有机硅改性环氧树脂为基体的耐磨涂层屮不仅可以使起到增强抗磨的作用同时可以发挥纳米的滚珠效应进一步提高复合耐磨涂层的耐磨性实验1.1原料钛酸丁酣化学纯乙酰丙酮分析纯分析纯氧化铝粉体分析纯工业级乙醇溶液有机硅改性环氧树脂口制其中有机硅环氧树脂二甲苯正丁醇作为混合溶剂聚酰胺工业级为固化剂1.2复合颗粒及复合耐磨涂层的制备根据文献报道的方法制备纳米通过加入离子促进结晶减少冋流时I'可具体实验过程为于无水乙醇溶液中先后加入乙酰丙酮钛酸丁酯剧烈搅拌下缓慢滴加约去离子水至完全沉淀向混浊液中滴加盐酸宜至沉淀消失加入一定量搅拌均匀后得到溶胶

6、液于三口烧瓶中加入氧化铝粉体适量无水乙醇充分混合搅拌后向溶液中加入溶胶液加热搅拌冋流后反应物移至烧杯中静置去上层液体依次用无水乙醇去离子水无水乙醇冲洗数遍后取出粉体恒温十燥得到复合颗粒将复合颗粒用乙醇溶液处理后烘T待用称取一定量的有机硅改性坏氧树脂和适量溶剂充分溶预处理粉解加入一定量的粉流平剂及防沉降助剂后充分混合即得组分固化剂聚酰胺为组分组分中按照坏氧基的比例混合均匀后按漆膜一般制备法-将试样刷涂于预先处理的铝合金底板上固化待用1.3样品检测利用日本公司产-型打描电子显微镜观察粉体样品的表面形貌用射线光电子能谱仪-测试样品表面的元索作射线源

7、型多晶分析粉采用线公司产电流为组成用采用德国射线衍射仪体的组成管电圧为氮气吸附法丿IJ美国公司产-型比表面仪检测样品的比表面积按照国家标准-膜磨耗仪上测试涂层的耐磨性负载为涂层的摩擦性能在型高温摩擦磨损实验机上进行该试验机为球盘式接触固定的上试样为卩的钢球材料是钢匀速圆周运动的下试样为待测试块取铝合金棒材加工成卩圆试片试片表面喷砂后涂约厚的复合耐磨涂层对比试样为未经处理的铝合金圆片尺寸为

8、图有极少数细小颗粒附着于基体之上这应是氧化铝粉体在生产过程中粉碎机械所致从图可见皱化铝粉体经过在表面纳米化修饰后表而较改性前明显粗糙包覆层颗粒大小均匀粒径在以下基本