【正文】 成沉聚物，有大量的塊狀沉淀生成，得不到穩(wěn)定溶膠。 f) 用分析天平對(duì)腐蝕后的試片進(jìn)行稱重，記錄下來 ，反復(fù)進(jìn)行以上步驟 10~20 次。 d) 將所有試片浸入 10%的 NaCl 溶液中進(jìn)行失重實(shí)驗(yàn)。 b) 將 Al2O3TiO2 涂層 基體和涂覆有 SiO2 封孔劑 、 TiO2 封孔劑、 SiO2TiO2 封孔劑 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 14 頁(yè) 共 24 頁(yè) 的試樣分別用無水乙醇擦洗，再放入丙酮中用超聲波清洗器超聲清洗 5 分鐘，取出后再室溫下自然干燥。試驗(yàn)后該將試驗(yàn)液體沖洗干凈。 藍(lán)點(diǎn)法測(cè)孔隙率分析 a) 用 電光分析天平量取 1 克鐵氰化鉀 K3[Fe(CN6)]， 加 3 毫升 65～ 85%硝酸 HNO3和 100mm去離子 水配制成溶液。 d) 將有劃痕的一面放在黃色膠帶紙上有粘性的一面，并使試樣有劃痕的一面和膠帶紙充分接觸。 b) 再將用去離子水沖洗過的試樣放入丙酮中漂洗數(shù)分鐘取出使其在室溫下干燥。將測(cè)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(duì)比，來推斷試樣的結(jié)構(gòu)信息。 組織結(jié)構(gòu)分析 本實(shí)驗(yàn)中，用日本 (Rigaku)公司生產(chǎn)的 D/MAX2500 X 射線衍射儀 來分析表征涂層的相組成。 干燥和熱處理 基體上的膠液在室溫下放置 后成為穩(wěn)定的凝膠膜 ， 然后放人電阻爐中進(jìn)行熱處理，此過程的升溫速度是 1℃ /min，當(dāng)升溫到 500℃ 時(shí)保溫 2h，最后空冷到室溫。用不銹鋼鑷子將基體試樣平穩(wěn)垂直放入溶膠中浸漬 1min，使溶膠與基體表面充分接觸，再用不銹鋼鑷子 夾住試樣的邊緣，慢慢將基體提拉出液面，速度 ≤20mm/min，盡量保持手的平穩(wěn)。 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。 度 計(jì)數(shù)方式：微分或是積分方式 圖 D/MAX2500 X 射線衍射儀 KQ2200DE 臺(tái)式數(shù)控 超聲波清洗器 本儀器超聲發(fā)生源與清洗槽為一體化 ． 主要適用于工礦企業(yè)、大專院校、科研單位的高精度的清洗、脫氣、消泡、乳化、混勻、置換、提取、粉料粉碎及細(xì)胞粉碎 ． 具有其產(chǎn)品參數(shù)如下： 外型尺寸： 260 160 280mm 清洗槽內(nèi)尺寸 ： 230 140 100mm 水槽容量： 3L 超聲頻率： 40KHz 超聲功率： 100W 加熱功率 ： 200W 溫度可調(diào)： 1080℃ 時(shí)間可調(diào)： 199min 累計(jì)時(shí)間： 999 999h 圖 KQ2200DE 臺(tái)式數(shù)控 超聲波清洗器 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 12 頁(yè) 共 24 頁(yè) 試驗(yàn)方法 本實(shí)驗(yàn)的工藝流程 圖 實(shí)驗(yàn)流程圖 溶膠的配制 a) TiO2 溶膠的制備：在反應(yīng)瓶中加入 一定比例的 無水乙醇 和太酸丁酯 ， 在催化劑作用下攪拌一定時(shí)間，即可得到淡 黃色 TiO2 溶膠 。 工作室尺寸 (深 寬 高 )： 450550550mm 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 9 頁(yè) 共 24 頁(yè) 毛重 (kg)： 150 外部尺寸 (深 寬 高 )： 600913913mm 備注：薄鋼板內(nèi)膽，帶鼓風(fēng)裝置。 表 21 主要化學(xué)試劑一覽表 原料 分子式 規(guī)格 生產(chǎn)廠家 鈦酸四丁酯 [Ti(OBu)4] Ti(OC4H9)4 AR 天津市大茂化學(xué)試劑 有限公司 正硅酸乙酯 (TEOS) C8H20O4Si AR 天津永大化學(xué)試劑 有限公司 無水乙醇 (EtOH) CH3CH2OH AR 天津市富宇精細(xì)化工有限公司 冰乙酸 CH3COOH AR 石家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 鹽酸 HCL AR 石家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 去離子水 H2O AR 石家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 硝酸 HNO3 AR 石家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 丙酮 CH3COCH3 AR 石 家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 鐵氰化鉀 K3[Fe(CN)6] AR 天津永大化學(xué)試劑 有限公司 實(shí)驗(yàn)儀器 1012 型電熱鼓風(fēng)干燥箱 本儀器是一種溫度恒定，一般用于烘干實(shí)驗(yàn)儀器、試驗(yàn)原料或?qū)悠愤M(jìn)行預(yù)處理的實(shí)驗(yàn)室常用設(shè)備，其主要參數(shù)如下： 電源電壓： 220V ， 50Hz 相數(shù) (N)：?jiǎn)? 工作溫度范圍 (℃ )： 0~300 恒溫波動(dòng)度 (℃ )： 177。 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 8 頁(yè) 共 24 頁(yè) 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。目前在對(duì)不同的腐蝕環(huán)境、不同的熱噴涂層的封孔涂料的選擇方向，國(guó)內(nèi)還沒有統(tǒng)一的規(guī)定。 本課題的研究意義和目的 隨著陶瓷涂層封孔處理研究的不斷深入，今后有沿以下幾個(gè)方向發(fā)展的趨勢(shì)：將幾種比較成熟的工藝或技術(shù)復(fù)合，以產(chǎn)生某種新的封孔處理方法，以封孔處理作為一種手段，使單純的封孔處理與研究涂層的結(jié)構(gòu)及粒子間結(jié)合機(jī)理等的工作結(jié)合起來。在制備耐腐蝕防護(hù)涂層應(yīng)用方面，由于其容易與金屬基體因熱膨脹系數(shù)不匹配而發(fā)生剝落、開裂等缺點(diǎn)而受到限制。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。其中氧化硅、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯及復(fù)合氧化物涂層等被證明具有良好的抗腐蝕性能。 3)溶膠 凝膠法是制備納米材料的一種重要的方法 。它還被認(rèn)為是制備氧化鋁膜的最有 效的方法 。 此外，溶膠 凝膠 法制備工藝 的應(yīng)用也越來越廣。 4)涂層對(duì)金屬基材耐磨性能的影響，涂層的機(jī)械強(qiáng)度包括它同金屬的粘結(jié)強(qiáng)度和鍍膜本身的強(qiáng)度。 2)涂層的膜厚是影響涂層抗高溫氧化能力的另一個(gè)重要因素，在涂層不開裂的情況下，膜厚越大，涂層的耐高溫氧化能力越好 。 溶膠 凝膠法制備防護(hù)涂層的研究現(xiàn)狀 因?yàn)槿苣z 凝膠 的 制備工藝簡(jiǎn)單，溶膠 凝膠的物理化學(xué)性質(zhì)如孔徑、密度、粘度、成型形狀、比表面積、化學(xué)組成、親水性、導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度等易于控制，使其應(yīng)用也 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 7 頁(yè) 共 24 頁(yè) 越來越廣泛。H 2O等堿以及 CaCl2等鹽。 d) 水的加入量：在溶膠 凝膠過程中，水即是水解反應(yīng)的反應(yīng)物，并且又是縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物，所以加水量對(duì)溶膠的粘度有較大的影響。 c) 溶劑的影響：不能采用表面張力大、介電常數(shù)小及揮發(fā)溫度高的溶劑。 溶膠一凝膠過程受到各種因素的影響 a) PH值： PH值對(duì)水解和縮聚兩過程影響各不相同，但對(duì)整個(gè)溶膠 凝膠過程而言，氧化鈦溶膠最佳 PH值大約為 2～ 3，氧化硅溶膠的最佳 PH值大約為 ～ 。 2)一般箱式爐，使用較廣泛。由于各種涂層的最終用途和顯微組織、結(jié)構(gòu)的要求不同熱處理過程也往往不同，因而要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵筮x擇合適的熱處理工藝路線。在加熱過程中，干凝膠先在低溫下脫去吸附在表面的水和醇， 260℃ ～ 300℃ 發(fā)生 OR基的氧化， 300℃以上則脫去結(jié)構(gòu)中的 OH基。 熱處理，為了消除干凝膠中的氣孔，使其致密化，并使制品的相組成和顯微結(jié)構(gòu)能滿足產(chǎn)品的性能要求。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(yè) 共 24 頁(yè) 重要而又非常困難的一環(huán)，尤其對(duì)于涂層材料來說。 涂層的干燥與熱處理 在基體表面上形成的凝膠膜，經(jīng)干燥后需要進(jìn)一步熱處理，才能夠獲得所需的涂層，即涂層的形成是在熱處理過程中發(fā)生的。 b) 離心旋覆法，將溶膠滴在固定于高速旋轉(zhuǎn) (轉(zhuǎn)速約 3 000r/min)的勻膠機(jī)上的基體表面，對(duì)圓形基材來一說，采用這種方法非常方便。 圖 溶膠 凝膠涂層制備的過程 涂層涂覆方法 利用膠體化學(xué)原理使 基體在溶液中通過沉積氧化物形成涂層。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(yè) 共 24 頁(yè) (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。 國(guó)防科技大學(xué)材料工程與應(yīng)用化學(xué)系采用乙醇溶液體系通過電沉積方法在 不銹鋼表面制備 梯度陶瓷膜 ,對(duì)涂層結(jié)合強(qiáng)度、抗熱震性能、在 3%NaCl 及10%H2SO4 溶液中的耐蝕性能及高溫抗氧化能力等進(jìn)行研究 .結(jié)果表明 :在不銹鋼表面電沉積的陶瓷涂層 ,由于其梯度結(jié)構(gòu)及預(yù)處理工藝和制備工藝的改善 ,可較明顯地提高陶瓷涂層的整體防護(hù)性能 . 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 4 頁(yè) 共 24 頁(yè) 表 11 常用的封孔處理方法 大分類 小分類 例子，說明 適用范圍 有機(jī)系封孔劑 石蠟系列 熱可塑性樹脂系列 熱硬化性樹脂系列 氟樹脂系列 有機(jī)高分子系列 石蠟、油脂、油 乙烯樹脂等 環(huán)氧樹脂等 聚四氟乙烯樹脂等 硅樹脂等 工 業(yè)大氣、海洋大氣 江河、海水 化工介質(zhì)、鋼鐵制品在550℃ 以下的防氧化 無機(jī)系封孔劑 硅酸鹽系列 溶膠 凝膠系列 其它 水玻璃、硅酸鈉 氧化鋁、二氧化硅 二氧化鋯、磷酸鹽 化合物、硫酸鋇 一般大氣腐蝕 高溫、強(qiáng)酸等環(huán)境下使用的情況 加熱擴(kuò)散處理 激光照射 通過激光進(jìn)行的熔融處理 各種氧化系列陶瓷 , 如氧化鋁、二氧化硅、二氧化釬、二氧化鈦等 其它 自封孔 玻璃混合法 某些金屬 陶瓷復(fù)合粉末、 某些混合的陶瓷氧化物 噴涂材料中混入低熔點(diǎn)玻璃的方法 化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院采用溶膠 凝膠法在鋁 合金表面制備 CeO2TiO2SiO2涂層 ， 采用 X 射線光電子能譜分析膜層成分 ， 掃描電鏡 (SEM)表征了復(fù)合膜的表觀形貌 ,利用全浸漬腐蝕試驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試方法評(píng)價(jià)了涂層的耐蝕性能 ,結(jié)果表明鋁合金表面的CeO2TiO2SiO2 涂層耐蝕性能優(yōu)良。分析了封孔層對(duì)多孔陶瓷層的致密度和表面