纳米颗粒掺杂有机-无机复合涂层制备与性能研究

摘要

金属因其具有硬度高、延展性优良等性能被广泛应用于各行各业，但是由于自身存在一定的缺陷，导致在实际使用过程中易受到服役环境的作用而发生腐蚀。因此，研究金属的腐蚀防护技术具有非常重要意义。本文首先介绍了目前金属防腐的常用方法，以及复合涂层的制备技术。重点对溶胶-凝胶法制备复合涂层进行了论述。并且根据溶胶-凝胶技术提出了本文的研究方案。
　　 本文采用溶胶-凝胶法，以正硅酸乙酯（TEOS）、去离子水(H2O)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）为主要原料，乙酸(Hac)为催化剂制备了TEOS/KH550杂化溶胶，通过浸渍-提拉法在铝合金（LY12）基体表面制备了TEOS/KH550杂化涂层。通过腐蚀电化学测试、扫描电镜（SEM）分析、热性能分析、附着力测试等方法对杂化涂层进行了测试和分析，表明KH550的加入，能够较为明显的提高杂化涂层的性能，使其对铝合金基体的防护性得到较大的提高，腐蚀电流密度达到2.701×10-9A/cm2，相对于铝合金裸片的腐蚀电流密度4.208×10-5 A/cm2降低了四个数量级。
　　 为了进一步改善涂层的性能，在TEOS/KH550杂化溶胶的基础上掺杂纳米SiO2、纳米TiO2和羟基化的多壁碳纳米管（MWCNTs-OH）制备成纳米颗粒掺杂有机-无机复合涂层。通过红外光谱测试，表明纳米粒子参与涂层内部的键合，形成了致密性良好的复合涂层。通过腐蚀电化学测试、SEM分析、硬度测试和附着力测试等方法对复合涂层进行了测试分析，表明纳米SiO2添加量为0.06%、纳米TiO2添加量为0.04%和MWCNTs-OH添加量为0.04%制备的三种复合涂层性能最佳。
　　 为了改善复合涂层的疏水性能，在上述三种复合涂层的基础上，利用不同种类的修饰剂对三种复合涂层进行表面修饰。通过水接触角测试表明，十七氟癸基三甲氧基硅烷对改善复合涂层的疏水性能效果最好，使其接触角分别达到120.95°、121.62°和146.58°。腐蚀电化学测试结果表明，经过十七氟癸基三甲氧基硅烷修饰的复合涂层依然具有良好的防护性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章 绪论

第二章 TEOS/KH550 杂化涂层的制备与性能研究

第三章 纳米氧化物掺杂有机-无机复合涂层的制备与性能研究

第四章 碳纳米管掺杂有机-无机复合涂层的制备与性能研究

第五章 纳米颗粒掺杂有机-无机复合涂层疏水性能研究与讨论

第六章 总结与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的学位论文