类凹坑表面防腐耐磨涂层的制备及其性能研究

摘要

当今社会所面临的能源危机问题日益突出。节能减排已成为当下所急需解决的问题。本课题的开展主要是针对目前社会中两种能源浪费较为严重的现象:腐蚀和磨损问题展开的。希望通过此课题的开展能为节能减排，提高能源利用率做出一定的贡献。
　　本课题主要是通过表面涂覆涂层的技术来降低外界介质对基材的磨损及腐蚀，从而来降低基材的消耗，提高材料的利用率。本试验中主要采用的设计有机防腐耐磨复合涂层的方法来实现防腐耐磨双重功能。在实验过程中我们主要得出了以下的结论。
　　(1)利用氯醚树脂对四官能度的环氧树脂进行了增韧效果的研究，研究结果表明当氯醚树脂的用量为15％左右时，氯醚树脂对整个涂层体系的增韧效果最好。涂层的冲击强度由原来在50cm·kg下出现裂纹变为在50cm·kg下无裂纹。涂层的柔韧性由来的1.5mm改善至0.5mm。
　　(2)通过正交试验的方法优化了影响涂层的防腐性能的实验因素，其中主要包括四官能度环氧树脂的用量，玻璃鳞片的用量，钛白粉的用量及固化剂的用量等试验因素。通过对正交试验的处理得出当四官能度环氧树脂的用量为10％，玻璃鳞片用量为30％，钛白粉用量为10％，固化剂的用量为40％时涂层的防腐性能较好。
　　(3)本文利用Ansys热结构耦合的方法，对影响凹坑形非光滑表面的耐磨性的形貌参数及外加载荷条件进行了有限元仿真模拟，并对等效摩擦系数其进行了推导，通过等效摩擦系数的对比，最终确定出最优的形貌参数组合:凹坑直径为2μ m，间距为4.5μ m，涂层厚度为200μm，压力系数k为1000 pa/mm，速度为3m/s时，凹坑形非光滑涂层表面的减摩性能最佳。并且通过凹坑形非光滑表面与光滑表面在相同外加条件下的耐磨性对比，验证了凹坑形非光滑表面具有优异的减摩减阻性能，与未涂涂层的光滑表面相比其减阻率可达48.42％，与涂有具有相同热物理性能参数的光滑涂层表面相比，其减摩效率可提高15.57％。
　　(4)本文将能量损耗理论与Ansys软件模拟相结合，在摩擦功全部转化成摩擦界面温升及局域性平衡假设的前提下，归纳出了等效摩擦系数的概念。利用做功与温升之间的转换关系对摩擦力进行求解，然后利用摩擦系数与摩擦力之间的关系推导出了等效摩擦系数的函数表达式。

目录

声明

摘要

引言

1 国内外研究现状

1．1 腐蚀机理

1．1．1 腐蚀的种类

1．1．2 防腐涂层的防护机理

1．2 耐磨机理

1．2．1 宏观摩擦机理

1．2．2 微观摩擦机理

1．3 课题的研究意义

1．4 本章小结

2 原材料的选择

2．1 实验材料的选择

2．1．1 树脂的选择

2．1．2 颜填料的选择

2．1．3 助剂的选择

2．1．4 固化剂的选择

2．1．5 溶剂的选择

2．2 本章小结

3 防腐耐磨涂层的制备

3．1 实验原料

3．2 实验仪器

3．3 涂层的制备

3．3．1 原材料的预制备

3．3．2 涂料的配制

3．4 本章小结

4 实验及结果分析

4．1 涂层物理性能分析

4．1．1 四官能度环氧树脂对涂层力学性能的影响

4．1．2 氯醚树脂对涂层体力学性能的影响

4．1．3 氟碳树脂对涂层力学性能的影响

4．2 防腐性能的测试

4．2．1 氟碳树脂对涂层结构的影响

4．2．2 四官能度环氧树脂对抗渗性的影响

4．2．3 固化剂对涂层抗渗性能的影响

4．2．4 玻璃鳞片对涂层抗渗性能的影响

4．2．5 钛白粉对涂层的抗渗性能的影响

4．2．6 氯醚树脂对涂层防腐抗渗性能的影响

4．3 涂层形貌变化分析

4．3 涂层耐磨性实验分析

4．4 影响涂层的耐磨性的实验因素的分析

4．4．1 正交试验的设计

4．4．2 仿真计算模型的构建

4．4．3 仿真实验的设计及结果分析

4．4．4 模拟结果及分析

4．4．5 等效摩擦系数的推导

4．4．6 涂层耐磨性能分析

4．5 本章小结

5 涂层的防腐耐磨机理

5．1 涂层的防腐蚀机理

5．2 涂层的耐磨机理

5．2．1 宏观耐磨机理

5．2．2 微观摩擦机理

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢