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铝合金表面“三防”涂层的制备及机理研究

作　者: 石娇
导　师: 曲彦平；乔瑞庆
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: 铝合金化学镀热化学反应法有机涂层烧结
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

铝合金是一种广泛使用的合金材料,在造船业和航空领域有广泛的应用。如LY12CZ铝合金主要用作飞机的主体结构。同时,铝合金快船因其质量轻,速度快,已经大量的应用在海上短途交通。在自然条件下,铝合金容易在表面形成一层自然氧化膜,但是膜层多孔而不均匀,抗蚀性差,不足以抵抗恶劣环境条件下的腐蚀。因此,铝合金在海洋气候下的“三防”问题仍是一个亟待解决的问题。为了提高铝合金在海洋气候下的使用寿命,本课题在铝合金表面制备“三防”涂层。所谓“三防”是指防潮湿、防盐雾、防霉菌。因此在铝合金表面制备三层涂层：第一层为化学镀Ni-P涂层；第二层为热化学反应法制备复相陶瓷涂层；第三层为浸涂法制备有机硅改性环氧树脂涂层。通过多次试验得出各涂层的最佳配比与工艺：(1)化学镀Ni-P：硫酸镍25g/L；次亚磷酸钠25g/L；乳酸30g/L；丁二酸10g/L；苹果酸8g/L；乙酸钠10g/L；pH：4.6～5.4；温度：85～90℃。(2)陶瓷涂层：MgO:Al2O3:SiO2:ZnO=2:6:1:1(质量比)；骨料：粘结剂=1：2(质量比)；400℃固化,升温速度为2℃/min。60℃、100℃、200℃、300℃、400℃各保温1h,固化结束后,随炉冷却至室温。粘结剂磷酸氢铝的制备：将13.6g氢氧化铝溶于13.8g水中。称量40ml浓度为85%的磷酸放在定时恒温磁力搅拌器上,当温度升到60℃时,缓慢加入上述混合物,使其充分反应。当温度升到100℃时保温1.5h。最后待反应完毕溶液冷却,得到无色透明的磷酸氢铝溶液。(3)有机涂层：有机硅改性环氧树脂：甲苯：邻苯二甲酸二丁酯：聚酰胺=50：10：1：30(质量比)；2℃/min的升温速度至170℃,保温30min。通过SEM、金相分析、XRD、盐雾试验等对涂层的组织、成分、性能进行分析。结果表明：涂层均匀致密,并且有新相生成,耐盐腐蚀性和海水腐蚀性良好,能够有效提高铝合金在海洋气候下的使用寿命。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-25
  1.1 铝及其合金概述  10-11
  1.2 铝及其合金的性质、分类  11-12
  1.3 铝合金在国内外的应用  12-13
  1.4 铝合金在海洋气候下的腐蚀机理  13
  1.5 铝合金的表面防护技术  13-23
    1.5.1 铝合金表面化学镀  14-15
    1.5.2 铝合金表面陶瓷涂层的制备  15-19
    1.5.3 铝合金表面有机涂层的制备  19-23
  1.6 本课题研究的意义、目的及内容  23-25
第二章实验方法及工艺流程  25-36
  2.1 基体材料的选择  25
  2.2 实验流程  25-26
  2.3 铝合金表面化学镀Ni-P涂层  26-27
    2.3.1 实验原料  26
    2.3.2 实验主要仪器及设备  26-27
    2.3.3 铝合金表面化学镀Ni-F涂层的实验过程  27
    2.3.4 溶液组成及操作条件  27
  2.4 铝合金表面热化学反应法制备陶瓷涂层  27-30
    2.4.1 实验原料  27-28
    2.4.2 实验仪器及设备  28
    2.4.3 涂层的制备  28-30
  2.5 铝合金表面有机硅改性环氧树脂涂层的制备  30-34
    2.5.1 实验原料  30
    2.5.2 主要实验仪器及设备  30-31
    2.5.3 实验流程  31-32
    2.5.4 有机硅改性环氧树脂涂层的制备  32-34
  2.6 铝合金表面"三防"涂层的制备  34-36
    2.6.1 实验流程  34
    2.6.2 实验工艺  34
    2.6.3 涂层的测试方法  34-36
第三章实验结果与分析  36-55
  3.1 Ni-P涂层中各药品的作用  36
  3.2 陶瓷涂层的实验结果与分析  36-44
    3.2.1 实验药品的选择及工艺的确定  36-40
    3.2.2 涂层的形貌分析  40-41
    3.2.3 涂层的XRD分析  41
    3.2.4 涂层的耐盐性能分析  41-42
    3.2.5 涂层耐海水腐蚀性分析  42-43
    3.2.6 热化学反应法制备陶瓷涂层的机理  43-44
  3.3 有机硅改姓环氧树脂涂层的实验结果与分析  44-51
    3.3.1 实验药品的选择及工艺参数的确定  44-46
    3.3.2 涂层的形貌分析  46-47
    3.3.3 涂层的XRD分析  47-49
    3.3.4 涂层的耐盐雾性能分析  49
    3.3.5 涂层的耐霉菌腐蚀性能分析  49-50
    3.3.6 涂层与基体的结合机理分析  50-51
  3.4 铝合金表面"三防"涂层的实验结果与分析  51-55
    3.4.1 "三防’涂层的表面形貌  51-52
    3.4.2 "三防’涂层的XRD分析  52-53
    3.4.3 "三防’涂层的耐盐雾分析  53
    3.4.4 "三防’涂层的耐海水腐蚀分析  53
    3.4.5 "三防’涂层的耐霉菌腐蚀性能分析  53-55
第四章结论  55-56
参考文献  56-59
在学研究成果  59-60
致谢  60

铝合金表面“三防”涂层的制备及机理研究

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