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热浸镀铝表面PPS-PTFE体系低表面能涂层研究

作　者: 邱祥浩
导　师: 李国喜
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: 热浸镀铝化学氧化低表面能涂层
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

裸露的钢铁在空气和水分的综合作用下很容易发生电化学腐蚀而失效,为了延长其寿命并且使其具有一定的装饰性,本文采用对Q235钢热浸镀铝并在铝层上涂覆低表面能有机涂层达到其目的。这种双层保护可以充分发挥二者的优势,热浸镀铝层作为完整的涂层可以包裹钢基体,即使铝层有孔隙,由于铝的腐蚀电位比铁更负,可以起到阴极保护的作用,因此热浸铝层可以有效保护钢基体几十年；具有低表面能的聚苯硫醚(PPS)-聚四氟乙烯(PTFE)涂层,水在其上面具有较大的接触角和较小的滚动角,涂层上的灰尘等其他杂质悬浮于雨水中时就很容易被冲走,借助雨水保持了自身的清洁,这就解决了镀铝层常年累月会发黄、老化等不美观的问题。本文在热浸镀铝和化学氧化铝层的基础上,研究了PPS-PTFE体系低表面能涂料的配方以及涂膜的烧结工艺。试验表明：热浸铝在温度为720℃-725℃上升时所得铝层最光滑均匀；化学氧化最佳工艺为在35℃溶质含量为CrO325g·L-1、H3PO460ml·L-1、(NH4)2HPO42.5g-L-1、NH4HF3.5g-L-1、H3BO31.2g·L-1的溶液中氧化6min可以得到凹凸不平的结构；最佳的PPS分散液配方为：PPS6g、TiO23g、Cr2O33g、PVA10g、SDS4g、 H2O300mL;最佳的涂料组成是PPS分散液和PTFE分散液的体积比为12：1；通过辊涂的方式涂覆于基体上,最佳烧结工艺是首先在80℃保温5min,然后200℃保温15min,最后在360℃保温15min。最佳冷却方式为空冷。对涂层检测结果表明：利用十字划格法所得25格没有任何一格破坏,有机涂层的附着力良好；接触角最大为126。,具有了很好的疏水效果；通过极化曲线和阻抗的分析,涂覆低表面能有机涂层的试样比未涂覆的试样在3.5%NaCl溶液腐蚀体系中,其腐蚀电流可以减少十倍左右,并且阻抗值的数量级是105Ωcm2,远大于未涂覆有机膜的阻抗值400Ωcm2,因此使热浸镀铝层的耐蚀性进一步提高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-25
  1.1 各种环境下金属的腐蚀  10-14
    1.1.1 大气中金属的腐蚀  11
    1.1.2 海洋中金属的腐蚀  11-12
    1.1.3 土壤中金属的腐蚀  12-13
    1.1.4 工业环境中金属的腐蚀  13-14
  1.2 金属的腐蚀防护  14-19
    1.2.1 合理选材和介质处理  14-15
    1.2.2 阴极保护  15-16
    1.2.3 阳极保护  16-17
    1.2.4 缓蚀剂防腐  17-18
    1.2.5 涂层防腐  18-19
  1.3 热浸镀铝概述  19-21
    1.3.1 热浸镀铝工艺  19-20
    1.3.2 热浸镀铝注意事项  20-21
    1.3.3 热浸镀铝的应用  21
  1.4 聚苯硫醚(PPS)和聚四氟乙烯(PTFE)概述  21-23
    1.4.1 聚苯硫醚  21-22
    1.4.2 聚四氟乙烯  22-23
  1.5 研究课题的提出  23-25
    1.5.1 课题目的和意义  23-24
    1.5.2 课题的主要内容及思路  24-25
第2章试验过程及检测方法  25-40
  2.1 热浸镀铝试样的制备与检测方法  25-29
    2.1.1 试验材料  25
    2.1.2 试验设备  25-26
    2.1.3 热浸铝工艺流程  26-28
    2.1.4 热浸镀铝层的检测  28-29
  2.2 低表面能有机涂层的制备过程  29-36
    2.2.1 试验材料  29
    2.2.2 试验设备  29-30
    2.2.3 化学氧化工艺  30-32
    2.2.4 低表面能涂层的制备工艺  32-36
  2.3 低表面能有机涂层的检测方法  36-40
    2.3.1 接触角的测量  36
    2.3.2 附着力的测量  36-38
    2.3.3 红外光谱的检测  38
    2.3.4 耐蚀性的检测  38-40
第3章试验结果与分析  40-68
  3.1 影响热浸镀铝层的表面粗糙的因素及其控制方法  40-44
    3.1.1 温度对表面粗糙的影响  40-41
    3.1.2 前处理对表面粗糙的影响  41-42
    3.1.3 助镀工艺对表面粗糙的影响  42
    3.1.4 其他因素对表面粗糙的影响  42-44
  3.2 热浸镀铝表面化学氧化所得凹凸结构的影响因素  44-47
    3.2.1 前处理对化学氧化的影响  44
    3.2.2 工艺配方对化学氧化的影响  44-47
  3.3 低表面能涂层制备工艺研究  47-56
    3.3.1 涂料的设计  47-49
    3.3.2 涂料的涂覆性能控制  49-50
    3.3.3 涂层的附着力  50-54
    3.3.4 涂层的红外光谱分析  54-56
  3.4 涂层的接触角  56-60
    3.4.1 不同PPS分散液下PTFE含量对接触角的影响  56-59
    3.4.2 接触角与自洁关系的理论解释  59-60
  3.5 涂层的耐腐蚀性  60-68
    3.5.1 盐雾试验  60-61
    3.5.2 化学浸泡腐蚀试验  61-62
    3.5.3 极化曲线试验  62-65
    3.5.4 电化学阻抗试验  65-68
第4章结论与展望  68-69
  4.1 结论  68
  4.2 展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72

热浸镀铝表面PPS-PTFE体系低表面能涂层研究

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