溶胶-凝胶法制备SiO2膜的研究

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1、北京交通大学硕士学位论文溶胶-凝胶法制备SiO<,2>膜的研究姓名：刘圣佳申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：李长虹20060101摘要溶胶一凝胶(so卜gel)技术是80年代以来新兴起的一种材料制备的湿化学合成方法，具有相对较低的制备温度和所制备材料高度的均一性和纯度等优点，现广泛应用其制备块状材料、薄膜、纤维、陶瓷涂层、粉末和各种复合材料。二氧化硅膜具有透光率高、硬度高、耐磨性好等许多优点，目前国内外采用Sol—gel法制备二氧化硅膜的报道不少，很多是复合膜，但对详细影响因素的探索却不够。另外，由于采用So卜g

2、el法制备二氧化硅膜的影响因素太多，各个研究者的工作重点也不尽相同，所用到的基体材料也不一。本文采用溶胶一凝胶技术在铝合金片(LF21)上镀制二氧化硅膜，以提高铝合金片的耐磨性能，对提高基体表面强度、减少磨擦损失有重要意义。在大量阅读相关文献后，本文从溶胶一凝胶的基本概念开始，对它的基本性质、基本原理和一般制备工艺进行探讨。选取正硅酸乙酯(TEOs)作为前驱水解物制备溶胶，对影响成膜的主要因素进行分析研究。首先，选择酸催化方式和浸渍提拉镀膜方式，然后确定各前驱物的用量，PH值也是一个很重要的影响因素。在镀膜之前，应先对基

3、体材料进行必要的预处理。浸渍镀膜以后就进行离心、干燥和热处理工艺。溶胶的制备是根据在载波片上浸镀的薄膜的表面形貌进行判定，为在铝片上镀制膜层提供溶胶的配方。由于铝合金片与二氧化硅膜层的热膨胀系数相差很大等原因，使得镀制的膜层更易出现脱落现象，本文采用甲酰胺作为干燥控制化学添加剂(DCCA)以期改善这种现象。最后，使用体视显微镜、显微硬度计、电子扫描电镜等设备对膜层的界面结合、表面组织、强度与显微硬度进行相关的检测。结果表明，表面形貌得到了很大的改善，界面结合良好，显微硬度也显著提高，并且已探索出初步的制各工艺，正硅酸乙酯

4、(TEOS)、无水乙醇(Et0H)、蒸馏水和PH值的用量如下：EtOH／TEOs=2．5(体积比)；H：O／TEOS(体积比)=0．7：PH值为2～4。关键词：溶胶一凝胶，二氧化硅膜，正硅酸乙酯(TEOS)，干燥控制化学添加剂(DccA)lIABSTRACTS01一gelprocessisakindofwet—chemistrysyntheticwayofpreparingmaterials，whichnewlysprangupsince1980s．BecauseofsoⅢuchIIleritofS01一gel，such

5、as10werprocessingtemperatureandhighhomogeneityandpurityofresultingmaterialsetc，itiswidelyutilizedtopreparemassivematerials，thinfilm，fibre，ceramiccoatpowderedmaterialandcomplexmaterial．Silicon(SiOz)filmpossesshigh1uminousness，highhardnessandexcellentwear—resistant

6、propertyetc．Atpresent，muchpaperaboutpreparingsiliconfilmisreportedhomeandabroad．Mostofthemarecomplexfilm．Howevertheresearchaboutdetai1techn0109yisnotenough．Inaddition，becausetherearesomanyinfluencingfactorsinS01一gel，theworkingemphasesandbasalbodyofeveryresearcher

7、arediverseInthispaper，siliconfilmona110yaluminum(LF21)willbepreparedtoenhanceitsabradability．Ithasimportantsignificanceforimprovingintensityandreducingwearofbasalbody．IIlAfterlargelyreadingrelateddocumentation，thebasicquality，basictheoryandgeneralpreparingtechn01

8、09yarediscussedfromthebasicconceptofSo卜gelherein．Tetraethylorthosilicate(TEOS)isusedtodoprodromalhydrolyticsubstance．Themainelementsthataffectedfilmarediscusse