【正文】 凈。將測試獲得 復(fù)合涂層的試樣衍射峰的位置和強(qiáng)度等數(shù)據(jù)和基體試樣進(jìn)行對比，來推斷試樣的結(jié)構(gòu)信息。 c) TiO2 SiO2 復(fù)合溶膠的制備：將攪拌完成的 TiO2 溶膠和 SiO2 溶膠按 一定 體積比混合攪拌，將所得溶膠在室溫下密封靜止，自然陳化 數(shù) 時(shí)后進(jìn)行涂層封孔。 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 8 頁 共 24 頁 2 實(shí)驗(yàn)方法及表征手段 實(shí)驗(yàn)材料 本實(shí)驗(yàn)采用鋁合金熱噴涂涂層為基體。采用溶膠 凝膠法直接制備氧化膜涂層，是因?yàn)樗鼈儫岱€(wěn)定性好，可以起到隔離材料和腐蝕介質(zhì)的作用。 此外，溶膠 凝膠 法制備工藝 的應(yīng)用也越來越廣。H 2O等堿以及 CaCl2等鹽。 2)一般箱式爐，使用較廣泛。防止凝膠在固化過程中開裂是溶膠 凝膠中至關(guān)金屬醇鹽 溶劑 催化劑 溶膠 濕凝膠 干凝膠 涂層 水解縮聚 陳化 涂敷 干燥 燒結(jié) 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 6 頁 共 24 頁 重要而又非常困難的一環(huán)，尤其對于涂層材料來說。反應(yīng)通常分為兩步，第一步 ： 前驅(qū)體的水解，形成羥基化合物 ； 第二步 ： 羥基化合物的縮聚，得到透明并且具有一定粘度的溶膠，其形成過程如 下 ： 水解反應(yīng) ： 金屬醇鹽 (MOR)n(n為金屬 M的化合價(jià) )與水反應(yīng)為 ： 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 5 頁 共 24 頁 (MOR)n + xH20→ M(OH)x(OR)nx + xROH 縮聚反應(yīng)： ① 失水縮聚 MOH + OHM→ MOM + H2O ② 失醇縮聚 MOR + OHM→ MOM + ROH 溶膠變成凝膠伴隨有明顯的結(jié)構(gòu)變化和化學(xué)變化，參與變化的主要物質(zhì)是膠粒，溶劑的變化不大。在 Al2O3 陶瓷涂層中， SiO2 還能使熔化層晶粒均勻化，并在晶粒間形成連續(xù)玻璃質(zhì)抑制裂紋形成、阻礙裂紋擴(kuò)展。 國防科技大學(xué)新型陶瓷纖維及復(fù)合材料國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的索相波等以室溫粘度低的液態(tài)聚硅氧烷為原料，采用真空 加壓浸漬交聯(lián)工藝對 Cf/SiC 復(fù)合材料進(jìn)行了封 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 3 頁 共 24 頁 孔處理。 陜西省特種紙品開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張宏等以不飽和聚酯樹脂作為鋁涂層封孔劑的基料 ，通過孔隙率正交試驗(yàn)，研究了鋁涂層封孔與不封孔時(shí)孔隙率的差別，得到了封孔劑的最佳配方 [14]。 S Ahmaniemi 等 [7~10]采用激光熔覆法對氧化鋯涂層進(jìn)行封孔，使氧化鋯晶體發(fā)生晶格畸變，由不穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相，顯微硬度也有了一定的提高。封孔劑分為無機(jī)和有機(jī)兩類。 熱噴涂是將熔融或半熔融狀態(tài)微粒以高速沖擊到基體表面，形成具有一定特性噴涂層的表面處理方式。 本文采用溶膠 凝膠法制備了氧化硅溶膠、氧化鈦溶膠和氧化硅 氧化鈦復(fù)合溶膠，并用這三種溶膠對 Q235 鋼涂層進(jìn)行封孔處理 。經(jīng) 500℃ 熱處理后，氧化硅 氧化鈦涂層中的氧化硅結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)，而氧化鈦結(jié)構(gòu)為銳鈦礦。孔隙的形成有以下 3 種機(jī)制：變形粒子問不完全重疊、氣孔形成和凝固收縮 [1,2]。但有機(jī)類封孔劑對環(huán)境污染比較嚴(yán)重且不耐高溫；無機(jī)類封孔劑滲透性好、對環(huán)境無污染。 國內(nèi)熱噴涂涂層封孔處理研究現(xiàn)狀 北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院表面科學(xué)與腐蝕工程系，研究了一種新型的鎳磷合金鍍層鍍后處理工藝，即在常溫下采用化學(xué)的方法對鎳磷合金鍍層進(jìn)行封孔處理。結(jié)果表明，封孔涂層的耐腐蝕性明顯優(yōu)于未封孔涂層。經(jīng)封孔處理的 Cf/SiC 復(fù)合材料在 1500℃ 空氣中氧化 10min 后，材料強(qiáng)度保留率由處理前的 67%提高到了 95%，質(zhì)量保留率由處理前的 %提高到 %。 制備封孔劑的研究現(xiàn)狀 華中 科技大學(xué)利用有機(jī)醇鹽水解法開發(fā)了一種 SiO2 溶膠封孔劑，采用浸漬一提拉制膜法，在熱噴涂涂層表面和鎂合金微弧氧化膜層表面制備了 SiO2 封孔涂層。常用的方法一般有三種方法 ： a) 噴涂法，直接將溶膠通過噴射設(shè)備，噴射在處于室溫或預(yù)熱過的基體上，該方法適用于比較平整的表面。有必要對經(jīng)過干燥處理的涂層，作進(jìn)一步的熱處理。 b) 氧化硅溶膠常用正硅酸乙酯 (TEOS)作為前驅(qū)體，氧化鈦溶膠常用鈦酸四丁酯[Ti(OBu)4]作為前驅(qū)體 。 1)熱膨脹系數(shù)與基材的匹配是一個(gè)關(guān)鍵因素，這樣才不致在高溫下導(dǎo)致涂層開裂造成 涂層保護(hù)膜失效。 2)溶膠 凝膠 法 適宜制作光信號傳輸傳感器，包括吸收光、熒光、化學(xué)發(fā)光、室溫磷光等。因此制備出致密的復(fù)合涂層，并對形成涂層的成分、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析是當(dāng)前比較先進(jìn)的課題。1 溫度均勻度 (℃ )： 177。提出的試樣在空中垂直放置 5 分鐘左右。 c) 用潔凈的小刀在試樣的表面上按一定間隔輕輕劃下數(shù)道劃痕。 c) 用分析天平分別稱出處理過的試樣的初始重量看，記錄下來。 首先，乙醇 可以稀釋水解及縮聚物濃度， 降低單體碰撞的頻率使縮聚反應(yīng)變慢，故乙醇加入量越大，凝膠時(shí)間越長； 其次 ，作為溶劑，乙醇可以溶解鈦酸丁酯和硅酸乙酯，并通過空間位阻效應(yīng)阻礙氫鏈的生成，從而使水解反應(yīng)變慢。當(dāng)去離子水的加入 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 16 頁 共 24 頁 量較小時(shí)，由于鈦酸丁酯 和硅酸乙酯 水解不足，水解生成的少量溶膠粒子很 快溶解分散于大量的溶劑中，相互進(jìn)一步縮合的機(jī)會很少。因此，最終選擇氧化硅、氧化鈦體積比為 2： 1。 c) TiO2 SiO2 復(fù)合溶膠的制備：將攪拌完成的 TiO2 溶膠和 SiO2 溶膠按 1:2 的 體積比混合，磁力 攪拌 ，將所得溶膠在室溫下密封靜止，自然陳化 5 小時(shí)后進(jìn)行涂層封 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 17 頁 共 24 頁 孔。附近出現(xiàn)一 些比較微弱的衍射 峰 ，這 是典型的結(jié)晶良好的二氧化鈦銳鈦礦相。 由此可見， SiO2 溶膠 、 TiO2 溶膠和 SiO2TiO2溶膠封孔可以有效降低涂層孔隙率，達(dá)到封孔的效果 。而離子的增加必然會增加腐蝕率。 表 32 不同涂層試樣室溫下在 10%NaCl 中浸泡 14h 的腐蝕差重結(jié)果 (102 g/cm2) 基體 涂層 SiO2 封孔 一層 SiO2 封孔 三層 TiO2 封孔 一層 TiO2 封孔 三層 SiO2TiO2 封孔一層 SiO2TiO2 封孔三層 0h 0 0 0 0 0 0 0 0 1h 2h 4h 6h 8h 10h 12h 14h 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 20 頁 共 24 頁 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200 .50 .00 .51 .01 .52 .02 .5差 重/ 102g*cm2時(shí) 間/ h (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) 圖 腐蝕試驗(yàn)中各試樣 單位面積內(nèi) 質(zhì)量變化 (a) 基體； (b)涂層； (c) SiO2 一層； (d) SiO2 三層； (e) TiO2 一層； (f) TiO2 三層； (g) SiO2TiO2 一層； (h) SiO2TiO2 三層 圖 腐蝕后試樣表面形貌 (a)SiO2 一層； (b)SiO2 三層； (c)TiO2 一層； (d)TiO2 三層； (e)SiO2TiO2 一層； (f)SiO2TiO2 三層 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 21 頁 共 24 頁 結(jié) 論 本文通過采用溶膠 凝膠法對 Al2O3TiO2 熱噴涂涂層進(jìn)行封孔，并通過 XRD 分析 、膠帶法、 藍(lán)點(diǎn)法及浸泡實(shí)驗(yàn) 對不同涂層進(jìn)行了測試分析。我向熱心幫助過我的所有老師、同學(xué)和朋友們表示由衷的感謝，謝謝你們幫我順利的完成大學(xué)四年的學(xué)業(yè) !生我者父母。祝老師們身體健康，工作順利， 合家歡樂 。謝謝你們，我的父親母親！ 在此我要特別感謝我的導(dǎo)師 zzzz 老師，她為人寬厚和工作嚴(yán)謹(jǐn)，對學(xué)生的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)深深影響了我，在科研學(xué)習(xí)上的指點(diǎn)和交流，給了我很多的啟示和幫助，也解答了我很多的疑問，提升了我的實(shí)踐能力。 d) 結(jié)合力測試得出：三層封孔的涂層的結(jié)合力優(yōu) 于一層封孔涂層的結(jié)合力。圖中前三組圖片表面薄膜的脫落情況嚴(yán)重，后三組圖片表面基本保持完整。由表可得 ： 經(jīng)腐蝕后基體重量減少，而經(jīng)過噴涂和封孔的涂層試樣 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 19 頁 共 24 頁 重量有所增加，根據(jù)文獻(xiàn) [22]可知：在 NaCl離子溶液中，腐蝕是通過離子由涂層孔隙向基體表面的濃聚而開始的。)Q235鋼SiO2TiO2 圖 SiO2TiO2 復(fù)合 溶膠薄膜 的 XRD 分析 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 18 頁 共 24 頁 結(jié)合力測定結(jié)果與分析 通過膠帶法測試所制得的封孔薄膜與基體的結(jié)合力，經(jīng)膠帶粘結(jié)測試后觀察涂層表面脫落情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如 表 31 所示： 表 31 涂層結(jié)合力測試結(jié)果 SiO2 一層 SiO2 三層 TiO2 一層 TiO2 三層 SiO2TiO2 一層 SiO2TiO2 三層 少量脫落 無脫落 少量脫落 無脫落 少量脫落 無脫落 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：涂覆三層的封孔薄膜與基體的結(jié)合力增強(qiáng)。附近出現(xiàn)一個(gè)較寬的彌散峰，該峰應(yīng)為非晶氧化硅的典型衍射峰，這表明氧化硅封孔層為 SiO 短程有序結(jié)構(gòu)。 最優(yōu)工藝 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，最后得出最優(yōu)實(shí)驗(yàn)工藝如下： a) TiO2 溶膠的制備：以鈦酸丁酯 [Ti(OBu)4]為前驅(qū)體，無水乙醇 (EtOH)為溶劑，乙酸 (CH3COOH)為催化劑。 實(shí)驗(yàn)表明 ：去離子水與氧化鈦、氧化硅的最優(yōu)體積比為 V(H2O)： V[Ti( OC4H9)4] = 1： V(H2O)： V[(TEOS)] = 1： 5。這在很大程度上也影響了材料最終的孔徑、孔分布及比表面積等顯微結(jié)構(gòu)，從而最終會影響 封孔層表面的耐蝕性。 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理。 b) 然后用濾紙浸漬溶液后，貼附于待測試樣表面， 30s 內(nèi)觀察顯現(xiàn)藍(lán)點(diǎn)情況。主要參數(shù)為：功率 18KW。 b) SiO2 溶膠的制備：將正硅酸乙酯 (TEOS)和無水乙醇 (EtOH)按一定比例 混合攪拌 ，5min 后加入 催化劑 ，在室溫下充分?jǐn)嚢?一段時(shí)間 密封靜止，陳化 數(shù) 小時(shí)后即可 得到 SiO2溶膠。因此今后還需要進(jìn)一步講究封孔涂料與熱噴涂層、腐蝕環(huán)境的配套性。其中復(fù)合氧化物涂層比單一氧化物涂層抗腐蝕效果好。 5)由于 SiO2具備穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)以及耐熱性，可提高不同溫度下金屬的抗氧化性和抗酸腐蝕性能。 e) 催化劑的 影響：可以作為催化作用的試劑有 HCl、 HNO HClO4及 H3PO4等質(zhì)子酸， NaOH、 NH3涂層熱處理經(jīng)常用到的設(shè)備主要有： 1)真空爐，適合用于對表面狀況要求較高的涂層處理。伴隨著溫度的升高體積會有較大的收縮，從而使該過程與凝膠干燥一樣，極易導(dǎo)致涂層的開裂，破壞涂層的完整性，因此涂層的質(zhì)量很大程度上決定于熱處理的升溫制