镁合金微弧氧化/环氧树脂添加铜复合导电涂层制备及性能研究

摘要

镁合金微弧氧化陶瓷层耐磨性高、性能优异，但镁合金微弧氧化陶瓷层表面绝缘特性导致其在应用于许多无线电设备外壳时，会使得静电在设备外壳积累起来进而影响设备工作寿命。有机导电涂层是导电填料和高聚物复合后形成的具有优良的导电性和耐蚀性的涂层，因此在镁合金微弧氧化陶瓷层表面制备有机导电涂层，不仅可以实现涂层表面导电性，还可借助高聚物进一步提高其耐蚀性。本课题以铜粉为导电填料，将其添加到环氧树脂中，采用共混法在A231B镁合金微弧氧化陶瓷层表面制备有机导电涂层。明确微弧氧化陶瓷层对有机导电涂层与基体之间结合力的影响，分别研究了铜导电填料的含量、形状、粒径以及偶联剂和稀释剂的种类与含量对有机导电涂层的导电性、结合力的影响，分析有机导电涂层固化前后成分的变化以及涂层的导电机制，借助极化曲线评价有机导电涂层的耐蚀性。 实验结果表明：随着树枝状铜导电填料含量的增加，涂层的导电性先增加后减小，当铜含量为55%时，涂层的导电性最好,为O.11Ω／□;树枝状铜导电填料制备的有机导电涂层的导电性远远大于球状铜导电填料制备的有机导电涂层；球状铜导电填料和树枝状铜导电填料的粒径越小，涂层导电性越好；硅烷偶联剂含量为10%和钛酸酯偶联剂含量为8%时环氧树脂中铜导电填料的分散性最好，有机导电涂层的导电性最好；稀释剂丙酮含量为3%及无水乙醇含量为5%时，有机涂层的导电性最好。有机导电涂层的导电性是量子力学的隧道效应和导电通道理论共同作用、相互竞争的结果。有机复合导电涂层的耐蚀性与微弧氧化陶瓷层相比，腐蚀电位升高了0.19V，腐蚀电流密度也降低了一个数量级，说明其耐蚀性明显提高。

目录

声明

1 绪论

1.1 镁合金微弧氧化陶瓷层表面导电改性

1.2 有机导电涂料的分类、研究现状及其应用

1.2.1 有机导电涂料的分类

1.2.2 有机导电涂料的研究现状

1.2.3 有机导电涂料的应用

1.3 添加型导电涂料的导电机理及影响因素

1.3.1 添加型导电涂料的导电机理

1.3.2 添加型导电涂料的影响因素

1.4 本课题的研究目的及意义

1.5 研究内容及技术路线

2 实验设备及研究方法

2.1 微弧氧化陶瓷层的制备

2.1.1 微弧氧化实验原料

2.1.2 微弧氧化实验设备

2.1.3 微弧氧化陶瓷层的制备

2.2 有机导电涂层的制备

2.2.1 有机导电涂层实验原料的选取

2.2.2 实验的药品及设备

2.2.3 有机导电涂层的制备

2.3 性能表征方法

2.3.1 有机导电涂层固化前后的成分分析

2.3.2 表面粗糙度检测

2.3.3 微弧氧化陶瓷层和有机导电涂层表面形貌及截面形貌分析

2.3.4 涂层的XRD测试

2.3.5 有机导电涂层的导电性能研究

2.3.6 有机导电涂层与基体的结合力研究

2.3.7 有机导电涂层的耐蚀性研究

3 铜导电填料对有机导电复合涂层结构及性能的影响

3.1 微弧氧化陶瓷层对有机导电涂层与基体结合力的影响

3.2 树枝状铜导电填料的含量对有机导电复合涂层结构和性能的影响

3.2.1 树枝状铜导电填料的含量对涂层表面粗糙度的影响

3.2.2 树枝状铜导电填料的含量对涂层导电性的影响

3.2.3 树枝状铜导电填料的含量对涂层结合力的影响

3.2.4 树枝状铜导电填料的含量对涂层耐蚀性的影响

3.3 铜导电填料的形状对有机导电复合涂层结构和性能的影响

3.3.1 铜导电填料的形状对涂层表面粗糙度的影响

3.3.2 铜导电填料的形状对涂层导电性的影响

3.3.3 铜导电填料的形状对涂层结合力的影响

3.3.4 铜导电填料的形状对涂层耐蚀性的影响

3.4 球状铜导电填料的粒径对有机导电复合涂层结构和性能的影响

3.4.1 球状铜导电填料的粒径对涂层表面粗糙度的影响

3.4.2 球状铜导电填料的粒径对涂层导电性的影响

3.4.3 球状铜导电填料的粒径对涂层结合力的影响

3.4.4 球状铜导电填料的粒径对涂层耐蚀性的影响

3.5 树枝状铜导电填料的粒径对有机导电复合涂层结构和性能的影响

3.5.1 树枝状铜导电填料的粒径对涂层表面粗糙度的影响

3.5.2 树枝状铜导电填料的粒径对涂层导电性的影响

3.5.3 树枝状铜导电填料的粒径对涂层结合力的影响

3.5.4 树枝状铜导电填料的粒径对涂层耐蚀性的影响

3.6 本章小结

4 添加剂对有机导电复合涂层性能的影响

4.1 偶联剂种类及含量对有机导电复合涂层性能的影响

4.1.1 偶联剂的分类

4.1.2 偶联剂种类及含量对涂层导电性的影响

4.1.3 偶联剂种类及含量对涂层结合力的影响

4.2 稀释剂种类及含量对有机导电复合涂层性能的影响

4.2.1 稀释剂种类及含量对涂层导电性的影响

4.2.2 稀释剂种类及含量对涂层结合力的影响

4.3 有机导电涂层固化前后的成分及其导电机制分析

4.4 微弧氧化陶瓷层及有机导电涂层的耐蚀性分析

4.5 本章小结

5 结论

致谢

参考文献