水润滑条件下耐腐蚀抗污陶瓷涂层的制备与研究

摘要

水润滑采用海水或者淡水作为工作介质，具有不燃、无污染等优点，在某些发达国家已经在食品、医药、海洋开发、水下作业工具等方面获得广泛应用。相对矿物油而言，纯水的腐蚀性强、润滑性差，水润滑条件下所使用的材料除了要求足够的机械性能外还必须具有较好的耐腐蚀、耐磨和抗生物污损性能。本实验通过在金属基体上喷涂复合陶瓷涂层来提高元件的耐磨性能和耐腐蚀性能，并通过添加抗污成分来提高其在海水中的抗生物附着污损性能。
　　 本次实验以Cr2O3、TiO2和CuO为主要成分制备了P7418粉末，采用喷雾干燥法制成球形团聚粉末，将该粉末进行焙烧，获得流动性好的喷涂用粉，将其与市售的P7412粉末进行对比实验。对喷雾干燥工艺制备的P7418粉末样品进行形貌观察发现该粉末呈球形，具有比P7412粉末更好的流动性，能够满足等离子喷涂的要求。通过对两种粉末的XRD分析发现，所制备的粉末的成分未发生改变，这是由于喷雾干燥工艺制备粉末仅为原料通过粘结剂的简单混合，在制备过程中不会发生相变。
　　 采用等离子喷涂工艺，在不锈钢基体上喷涂了色泽均匀的P7412和P7418涂层。在此基础上，我们对以上两种涂层进行复合结构设计，并且制备了复合P7418涂层。通过对三种涂层的腐蚀实验可以知道：P7418涂层的孔隙率比P7412涂层中的略低，且两种涂层中各组分分布均匀；由于CuO在腐蚀介质中的释放会在陶瓷涂层中增加孔隙，未封孔的P7418涂层在10％HCl、10％NaOH和10％NaCl三种腐蚀液中的耐腐蚀性能比未封孔的P7412涂层的略差，但CuO的加入可以起到防止生物附着污染的效果。添加封孔剂不仅可以减少陶瓷涂层的孔隙率，还可以大幅度提高陶瓷涂层的耐腐蚀性能。而复合P7418涂层可以在保留P7418涂层很好的抗生物附着污染性能的情况下，具有和P7412相近的耐腐蚀性能。根据对P7412涂层和复合P7418涂层的电化学分析可以知道，复合P7418涂层的腐蚀倾向比P7412涂层大，但其腐蚀电流与P7412涂层相近，这也证明了涂层的复合结构设计达到了研究目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1水润滑技术特点及其研究现状

1.1.1水润滑技术特点

1.1.2水润滑技术研究现状

1.2材料腐蚀失效及其防治

1.2.1材料腐蚀的分类

1.2.2陶瓷材料腐蚀的主要特点

1.2.3材料的腐蚀防护

1.3海水生物附着及其防治

1.4研究的目的及内容

1.5技术路线

第二章 耐腐蚀抗污复合粉体材料的制备与研究

2.1耐腐蚀抗污复合粉体材料的制备

2.1.1实验试剂

2.1.2实验仪器

2.1.3实验成分设计

2.1.4实验步骤

2.2复合粉体材料的结构与性能测试

2.2.1流动性与松装密度测定

2.2.2 X射线衍射测试

2.2.3扫描电子显微镜测试

2.3复合粉体材料的结构和性能分析

2.3.1复合粉体材料的流动性与松装密度分析

2.3.2复合粉体材料的表面形貌分析

2.3.3复合粉体材料的X射线衍射分析(XRD)

2.4本章小结

第三章 耐腐蚀抗污复合涂层的制备与研究

3.1复合涂层的制备

3.1.1复合涂层的结构设计

3.1.2制备步骤

3.1.3实验仪器

3.1.4工艺参数的选定

3.2复合涂层的结构与性能测试

3.2.1复合涂层的结构测试

3.2.2全浸泡腐蚀实验

3.2.3电化学性能测试

3.2.4涂层抗污性能测试

3.3复合涂层的结构与性能分析

3.3.1复合涂层的结构分析

3.3.2复合涂层的腐蚀性能分析

3.3.3复合涂层的腐蚀机理分析

3.3.4复合涂层的抗污性能分析

3.3.5复合涂层海水应用下的性能分析

3.3.6复合涂层设计的综合评定

3.4本章小结

第四章 结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

致 谢

附录 攻读硕士期间发表的论文