专业论文溶胶-凝胶法制备合金表面耐腐蚀涂层

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1、溶胶-凝胶法制备合金表面耐腐蚀涂层摘要本文研究适用于铝合金表而防腐蚀用的溶胶凝胶涂层。关键词：溶胶凝胶，漆层结合力，工艺性能引言溶胶•凝胶法是以适当的无机盐或有机盐溶液为原料，经过水解与缩聚反应在基材表面胶凝形成薄膜，最后经干燥、固化或者烧结获得一定结构的表面薄膜［5〜9］,具有捉高表而漆膜结合力或者耐腐蚀性能的作用。20世纪90年代初，研究人员开始在合金表面制备TiO2、A12O3及SiO2溶胶■凝胶涂层。唐止娇，欧阳怡德等［11〜13］用溶胶■凝胶法在碳钢表面制备了TiO2涂层;周幸福，褚道葆等［14］通过电解合成前驱体在不锈钢表面制成均匀完整结合牢固的彩色透明TiO2纳米晶膜，提高了

2、不锈钢在10%H2SO4中的耐蚀性能；林万舟，宋来洲等［16,17］采用化学镀/溶胶•凝胶复合法在碳钢表而合成TiO2复合膜,在0.5mol/LH2SO4和0.5mol/LNaCl中Q235A钢表而的TiO2复合膜耐蚀性能优弟VasconcclosDCL等［26］研究了溶胶・凝胶法制备SiO2涂层的结构和耐腐蚀原理；刘海兵，周根树等［15］用溶胶■凝胶法在PMMA上制得SiO2-TiO2涂层；其它关于溶胶凝胶在不同基体和在不同添加物影响的研究，国内外科研人员在钢等铁基合金表面也进行了广泛的试验研究［30］o国外已经在航空方而的铝合金和钛合金表而应用，一些航空制造企业其至放弃了相当一部分的阿

3、洛丁化学转化膜，采用溶胶凝胶法作为整机喷漆前的表面处理工艺。采用的配方原理如下：冇机诰化合物与金属基底形成共价键，干燥固化一定时间后，在溶胶凝胶上喷涂有机底漆，此时有机硅烷与树脂、胶黏剂或者有机基底形成共价键。＜一有机涂层界面溶胶凝胶涂层L界面但是目前用于铝合金的溶胶凝胶配方形成的表而层一般不具备任何增强铝合金耐腐蚀性的功能（盐雾试验168小时后的表面状态如图4b）。本文研究溶胶一凝胶法在铝合金表面制备氧化硅涂层。利用冇机取代烷氧基硅烷与铝合金表面形成Al-O-Si的化学键，且不同的硅氧烷偶联剂可提供不同的有机基团，可有效改善无机一有机相的界面粘接能力，同时还能在金属表面和次表面形成高密度

4、的Al-0-Si和Si・O・Si交联网络，大大增强膜的抗腐蚀性能。2试验过程将2024-T3非包铝合金用4000以上的砂纸彻底打磨试片表面，去离子水中充分清洗，然后将铝合金试片浸入60°C-70°C的碱液清洗槽屮15-20min,用去离子水彻底洗净,吹干待用。按如下比例依次加入、配制溶胶凝胶溶液：5%双・（三乙氧硅基丙基）四硫烷（BTESPT）；89.5%乙醇；5%二次去离了水；0.5%催化剂。边加边用磁力搅拌了搅拌。配制完成后放置30分钟，然后取适量溶胶凝胶溶液，直接涂敷于试片表面，同时倾斜、旋转试片，使溶液均匀覆盖整个表面，并使溶液在试片表面的停留时间不少于30秒，去除多余的溶液。然后

5、将试片置于80-100°C烘箱中固化烘干1小时。试片完全干燥后,自然冷却至室温。采用扫描电了显微镜观察溶胶凝胶膜层的外观，并将试片放入Q-FOG盐雾试验箱,采用ASTMB117盐雾试验标准设置盐雾试验箱：盐雾沉降量为每80平方厘米每小时l-2n）L,盐雾箱内温度35°C,试片斜角6。，实测试片的耐腐蚀性能。用胶带法研究了溶胶涂层与常用有机涂层结合力进行了研究。3试验结果与分析3.1实验结果外观形貌如图1所示，涂层完整地覆盖了试片表面，11涂层光滑、平整、无裂痕，无裸眼可见的瑕疵，涂层与铝合金试片能很好结合。图lb为放大7000倍式膜层外观，可见膜层表面均匀、光滑、致密，表面非常平整。虽然表

6、面分部有少量的孔隙，但与阿罗丁传化膜相比，明显要好很多。图1溶胶■凝胶涂层与阿罗丁转化膜涂层对比：S）溶胶凝胶膜层宏观照片；（b）溶胶凝胶微观照片（7000X）；（c）阿洛丁转化膜微观照片（1000X）采用通用的胶带法测试了溶胶凝胶涂层与结构底漆、装饰底漆、燃油箱底漆之间的粘接能力，如下图2所示。可见经过湿的划痕胶带试验，三种涂层表面均没有任何的涂层剥离或脱落，说明溶胶凝胶涂层与此三类有机涂层结合力良好。b1图2溶胶-凝胶涂层与有机涂层的粘接能力：（a）结构底漆；（b）装饰底漆；（c）燃油箱底漆将成膜冷却24h后的样片按ASTMB117条例进行中性盐雾试验。由图3可见，该溶胶■凝胶涂层涂敷

7、的铝合金表面经过168小时中性盐雾试验后，表面并未见铝合金腐蚀常见的点腐蚀和丝状腐蚀等现象，而采用目前商用的溶胶凝胶保护的试片表面出现了大量的服饰坑和片状腐蚀。说明木文研制的溶胶凝胶的耐腐蚀性能明优于现有商品。图3经盐雾试验示表而状态：（a）木文研究的溶胶凝胶保护的试片；（b）目前已有商品保护的试片3・2双・（三乙氧硅基丙基）四硫烷（BTESPT）主要成膜物质对膜层性能的影响在不改变其它参数的条件下，调整主要成膜物质BT