提高氯化橡胶涂层在海水中的冲蚀磨损抗力研究

摘要

氯化橡胶涂层因其具有良好的耐腐蚀性、耐老化性等优良性能被广泛应用于海洋环境下的设施设备，但由于海水的苛刻复杂性，如紫外线、盐度、海水冲击、海砂杂质等，对材料造成各式各样的损坏失效，如电化学腐蚀失效、老化失效、海生物污染、冲蚀磨损等。冲蚀磨损是指材料受到小而流动的粒子冲击时材料表面出现损失的一类现象。海水中存在海砂等杂质，会对该环境下的氯化橡胶涂层产生冲蚀磨损的影响，造成涂层的损坏与失效，从而导致基材的腐蚀。而目前对于氯化橡胶涂层在海水中的失效形式研究只限于电化学失效和老化失效这两方面，而对其冲蚀磨损失效的相关研究鲜见。因此对氯化橡胶涂层在含砂海水环境下的冲蚀磨损研究具有一定的理论价值和实际意义。为此，本课题主要采用质量法与形貌观察法，在实验室自制的冲蚀磨损试验机上进行冲蚀试验，系统地研究了冲蚀角度、海砂浓度以及冲蚀时间对涂层冲蚀磨损性能的影响，并对涂层的冲蚀磨损机理进行了探讨以及建立了相应的冲蚀磨损物理模型。而后根据涂层的冲蚀磨损机理通过采用添加硬质颗粒 Al2O3的办法提高涂层的抗冲蚀磨损性能，通过实验系统地研究了颗粒的质量分数、粒径以及偶联剂 KH-550的使用方法、使用量对提高涂层的抗冲蚀磨损性能的影响，并最终选定了最佳的抗冲蚀磨损涂层的配方。得出的有以下结论：
　　1.氯化橡胶涂层的冲蚀磨损率随冲蚀角度的增加先增加后减少，最大的冲蚀磨损率出现在67.5°，最小的冲蚀磨损率发生在22.5°。
　　2.氯化橡胶涂层的冲蚀磨损机理因冲蚀角度的不同而不同，低角度时(22.5°、45°)冲蚀磨损主要是切削与犁削为主。高角度下，冲蚀磨损主要是凿坑与塑性变形造成基质相形成坑唇脱落，以及硬质相被拔出形成空孔与硬质相的断裂。
　　3.涂层冲蚀磨损率随冲蚀磨损时间的变化有三个阶段：在初期时涂层的冲蚀磨损率较大，过渡期磨损率随冲蚀时间下降，稳定期涂层的冲蚀磨损率逐渐趋于平缓。
　　4.氯化橡胶涂层的抗冲蚀磨损性能优化的最佳方案为：将 Al2O3用偶联剂 KH-550处理，且其加入量为1 wt％，加入的Al2O3量为10 wt%，其中Al2O3的粒径为58~75μm。在相同的冲蚀条件下，抗冲蚀磨损涂层的冲蚀磨损率约为氯化橡胶涂层的60%。

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1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 氯化橡胶涂料简介

1.3 液固冲蚀磨损研究概述

1.4 冲蚀磨损机理的研究

1.5 聚合物涂层的冲蚀机理研究

1.6 课题的主要研究内容及目的

2 氯化橡胶涂层冲蚀磨损行为研究

2.1 氯化橡胶涂层的制备

2.2 涂层物相分析

2.3 涂层表面的显微组织观察与分析

2.4 涂层冲蚀磨损试验方法

2.5 涂层冲蚀磨损特性及其分析

2.6 涂层冲蚀磨损模型的建立与冲蚀磨损机理的分析

2.7 本章小结

3 氯化橡胶涂层性能优化研究

3.1 抗冲蚀磨损涂层的制备

3.2 试验方法

3.3 测试结果与分析

3.4 本章小结

4 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果