镁锂合金表面硅烷改性纳米粒子环氧树脂涂层防腐蚀性能研究

摘要

镁锂合金由于其优异的性能，在航空航天、汽车工业、通讯电子业等领域都有巨大的发展潜力，但镁锂合金的耐腐蚀性很差，限制了其广泛应用。环氧涂层可以大大提高金属的耐腐蚀能力，但环氧涂层能够被侵蚀物种（如氧、水和氯离子）浸透，在环氧涂层中添加填料可提高环氧涂层的防护性能。纳米粒子是一种很好的填料，能够增强环氧涂层的防护性能。硅烷具有特殊的分子结构，可同时与有机物和无机物发生反应，以化学键结合在一起，也能够提高环氧涂层的防护性能。因此在环氧涂层中添加适量的硅烷改性纳米粒子来提高环氧涂层的防护性能。
　　本论文在镁锂合金表面分别制备了双-（3-（三乙氧基硅烷）-丙基）四硫化物（KH-69）和乙烯基三乙氧基硅烷（KH-151）硅烷改性纳米 TiO2环氧树脂涂层，以及 KH-69和KH-151硅烷改性纳米纳米 ZrO2环氧树脂涂层，主要使用了电化学阻抗谱（EIS）研究了上述四种涂层在3.5％氯化钠溶液中的防腐蚀性能。此外，通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外（UV）、透射电子显微镜（TEM）以及扫描电子显微镜（SEM-EDS）等对硅烷改性的纳米TiO2和纳米ZrO2的结构和形貌、环氧树脂涂层的厚度和表面形貌、纳米TiO2及纳米ZrO2在环氧树脂中的分散性进行了表征。
　　经过红外分析，两种硅烷均能与纳米TiO2和纳米ZrO2发生相互作用，形成Si-O-Ti或Si-O-Zr键。纳米粒子在有机溶剂中的沉降实验，证明了硅烷改性处理后的两种纳米粒子能够稳定的均匀分散在二甲苯有机溶剂中。
　　采用涂覆法在镁锂合金表面分别制备了KH-69和KH-151硅烷改性纳米TiO2环氧树脂涂层，考察了纳米粒子添加量对环氧树脂涂层性能的影响。通过 SEM测试，得到涂层厚度为50±5μm，表面均一致密。不同试样浸泡在3.5%NaCl溶液中电化学阻抗谱（EIS）测试结果表明，KH-69硅烷改性处理的纳米TiO2能够显著提高环氧树脂涂层对镁锂合金的防腐蚀性能。添加0.5%KH-69硅烷改性纳米TiO2的环氧树脂涂层表现出了最佳的防护性能。添加0.5% KH-151硅烷改性纳米TiO2的环氧树脂涂层表现出了良好的防腐蚀性能。
　　采用涂覆法在镁锂合金表面分别制备了KH-69和KH-151改性纳米ZrO2环氧树脂涂层，考察了纳米粒子添加量对环氧树脂涂层性能的影响。通过 SEM测试，得到涂层厚度为50±5μm，表面均匀致密。不同试样浸泡在3.5%NaCl溶液中电化学阻抗谱（EIS）测试结果表明，KH-69硅烷改性处理的纳米 ZrO2能够显著提高环氧树脂涂层对镁锂合金的防护性能。添加1.0% KH-69硅烷改性纳米ZrO2的环氧树脂涂层表现出了最佳的防腐蚀性能。添加1.0% KH-151硅烷改性纳米ZrO2的环氧树脂涂层表现出了良好的防腐蚀性能。

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第1章 绪论

1.1镁及镁锂合金概述

1.2镁锂合金的特点

1.3镁锂合金的腐蚀

1.4镁锂合金的腐蚀类型

1.5镁锂合金的腐蚀防护技术

1.6国内外的研究现状

1.7论文选题的目的和意义

1.8论文研究的主要内容

第2章 实验材料及表征方法

2.1实验材料

2.2实验试剂与仪器

2.3镁锂合金表面处理流程和工艺条件

2.4表征方法

第3章 硅烷改性纳米TiO2环氧树脂涂层防腐蚀性能研究

3.1引言

3.2实验方法

3.3硅烷改性纳米TiO2环氧树脂涂层的防腐蚀性能研究

3.4本章小结

第4章 硅烷改性纳米ZrO2环氧树脂涂层防腐蚀性能研究

4.1引言

4.2实验方法

4.3硅烷改性纳米ZrO2环氧树脂涂层的防腐蚀性能研究

4.4硅烷改性纳米粒子环氧树脂涂层防腐蚀机理

4.5本章小结

结论

参考文献

致谢