5182铝合金表面硅烷涂层的制备与性能研究

目的提高5182铝合金表面耐蚀性能及其与漆膜的结合力。方法采用KH550硅烷试剂在5182铝合金表面制备硅烷涂层,同时探究不同浸泡时间、溶液pH值和固化温度对硅烷涂层结构和性能的影响,并优化硅烷涂层的制备工艺。采用扫描电子显微技术(SEM)、接触角试验仪和拉曼光谱研究硅烷涂层的结构和成分。采用电化学阻抗谱(EIS)技术评价涂层的耐蚀性能。采用涂层附着力自动划痕仪评价硅烷涂层对有机漆膜结合力的影响。结果浸泡时间180 s、溶液pH值11、固化温度90℃为5182铝合金表面硅烷涂层的最佳制备工艺,该工艺条件下制备的硅烷涂层均匀、致密地覆盖于铝合金基体表面,厚度约为100 nm。在Na_2B_4O_7×10H_2O和NaOH水溶液中,硅烷处理试样的低频阻抗值比未硅烷处理试样高约2个数量级,硅烷处理样品与漆膜的结合力明显优于未经过硅烷处理的试样。结论采用优化工艺制备的硅烷涂层能改善5182铝合金的耐蚀性能。当硅烷涂层作为中间层存在时,显著提高了有机涂层与合金基体的结合强度。     

无铬复合钝化膜的微观组织结构及耐腐蚀性能

目的解决热镀锌钢板表面六价铬钝化工艺所产生的环境污染问题。方法以钼酸铵、纳米硅溶胶、单宁酸、硅烷偶联剂KH151和KH792为主要原料配制新型环保的无铬复合钝化液,在镀锌板表面制备钝化膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析无铬复合钝化膜表面的微观形貌、元素组成和化学成分,用电化学工作站测试Mo元素对镀锌板耐蚀性的影响,使用中性盐雾实验研究不同皮模量时膜层的耐蚀性。结果无铬复合钝化膜中的Mo元素可以抑制微裂纹的产生和发展,阻挡腐蚀性介质向金属基体扩散,提高复合硅烷膜的电阻。复合钝化膜的电化学交流阻抗比硅烷钝化膜提高了1.6倍,与六价铬钝化膜接近,可以有效抑制腐蚀电化学反应的发生,降低反应速度,提高膜层的耐蚀性。皮膜量为892 mg/m2时,膜层的腐蚀面积为0,耐蚀性达到六价铬钝化膜水平;皮膜量为1252 mg/m2时,耐蚀性能优异。结论制备的无铬复合钝化膜结合了硅烷钝化膜和钼酸盐钝化膜两方面的优点,提高了膜层的致密性和结合性,膜层耐腐蚀性接近/达到了六价铬钝化的效果。     

电解锰表面铈/硅烷复合钝化膜的制备及其耐腐蚀性能

以硅烷偶联剂KH550和硝酸铈混合溶液为钝化液,通过浸泡法在电解锰表面成功制备了铈/硅烷复合钝化膜,并采用极化曲线、电化学阻抗谱、扫描电子显微图像(SEM)、衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等对铈/硅烷复合钝化膜进行表征和分析。结果表明：电解锰腐蚀电位从钝化前的-1.364 V升高到钝化后的-1.225 V,腐蚀电流密度从3.58×10^-5 A/cm²降低到1.91×10^-6 A/cm²,极化电阻从461.18Ω·cm²升高到4 706Ω·cm²,电流阻碍效率达到了94.66%,所制备的钝化膜可显著提高电解锰的耐腐蚀性能。     

AA6061-T6铝合金表面纳米Y_2O_3改性硅烷膜的耐蚀性

采用动电位极化曲线,电化学阻抗谱(EIS)和中性盐雾试验(NSS)研究了溶液中加入不同含量纳米Y2O3对铝合金AA6061-T6表面硅烷膜耐蚀性的影响,采用扫描电镜(SEM)对其形貌进行了观察。结果表明,在1,2-双-三乙氧基硅烷(BTSE)溶液中加入少量纳米Y2O3可提高硅烷膜在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。硅烷膜对铝合金的保护只起到物理屏障作用。纳米Y2O3抑制了电化学腐蚀过程中阴极还原反应的发生,但不影响电极反应的动力特征。SEM表明在BTSE硅烷溶液中添加10~20mg/L的纳米Y2O3后,硅烷膜表面变得平滑致密。     

2024铝合金表面无铬硅烷膜的制备与性能研究

采用硅烷A-187为前驱体,制备了一种应用于2024铝合金基体表面的无铬硅烷转化膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、表面分析系统(XPS)、中性盐雾实验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱对硅烷膜的表面/截面形貌、成分及耐蚀性能进行了表征和分析。结果表明:制备的无铬硅烷水解液处理后的2024铝合金具有优异的耐蚀性能,中性盐雾实验168 h,无腐蚀产物产生,硅烷膜使铝合金的腐蚀电位正移154 m V;硅烷膜下基体腐蚀反应的阻抗值随浸泡时间逐渐升高,说明硅烷膜可以有效抑制基体的腐蚀,为2024铝合金提供良好防护。     

树莓形SiO2–TiO2纳米粒子的制备及其在光学涂层中的应用

目的 提高Ti O₂纳米粒子在复合光学薄膜中的分散性及光催化自清洁效率。方法 以通过St?ber法制备的粒径为70、140 nm的Si O₂粒子与酸催化法制备的粒径为5 nm的Ti O₂粒子为原料,分别使用硅烷偶联剂3–氨丙基三乙氧基硅烷（APTES,或KH550）与γ–缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷（GLYMO,或KH560）对2种纳米粒子进行表面改性。通过2种粒子表面的化学基团之间的化学键,将2种粒子进行偶联,形成了小粒子包覆大粒子的树莓形结构,并利用溶胶–凝胶法制备了光学涂层,通过紫外–可见分光光度计、红外光谱仪、激光粒度仪等多种表征设备对制备的复合纳米粒子及构筑的薄膜的结构、形貌和性能进行了分析。结果 粒径较小的Ti O₂纳米粒子通过表面基团的反应均匀地包覆在粒径较大的Ti O₂纳米粒子表面形成树莓形的复合结构,构筑的薄膜具有较高的透光率（>90%）,较好地保留了玻璃基底的透过率,在紫外辐照条件下可在120 min内完全降解有机污染物,具有高效的光催化自清洁功能。水...     

KH-550对AZ31B镁合金表面微弧氧化膜结构及性能的影响

通过微弧氧化(MAO)的方法在Na_2SiO_3-KOH-NaF电解质溶液中处理AZ31B镁合金,利用SEM、XRD和电化学等表征手段,研究了硅烷偶联剂KH550对MAO膜结构及性能的影响。结果表明,KH-550浓度在0~20 mL/L范围内增加时,MAO膜表面微孔尺寸和粗糙度先减小后增大,膜层厚度和耐蚀性能先增加后降低;引入KH-550后并未改变MAO膜的物相结构。分析认为KH-550通过硅烷醇的吸附和化学作用,增加了阳极表面薄弱区域离子移动的阻力,抑制镁合金在MAO过程的弧光放电,从而提高了膜层的生长效率,细化并均匀化微孔,改善了MAO膜的耐蚀能力。     

阳极氧化钽酸锂薄膜在NaOH溶液中的腐蚀行为研究

通过阳极氧化法在高纯钽片表面制备了钽酸锂复合薄膜,采用浸泡失重法和电化学测试法考察了镀膜前后样品在10% (质量分数) NaOH溶液中的腐蚀行为。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪分别对薄膜的物相组成、表面及截面形貌、膜层厚度进行了测试分析。结果表明,阳极氧化后得到的复合薄膜由钽酸锂和氧化钽组成;该薄膜与基体之间结合良好,厚度约3 μm;镀膜后样品的质量腐蚀速率至少减少了6倍,腐蚀电流密度下降了2个数量级,腐蚀96 h后样品表面没有明显变化。而对比的纯钽样品却发生了严重的腐蚀反应,生成了很多长条状和多棱柱状的腐蚀产物Na₃TaO₄、Na₂Ta₂O₆和Na₈Ta₆O₁₉。     

阳极氧化和硅烷化增强LY12铝合金耐腐蚀性能

采用阳极氧化法在LY12铝合金表面获得了多孔阳极氧化膜,再采用溶胶-凝胶法在其表面制备了γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)/正硅酸乙酯(TEOS)杂化膜。极化曲线与电化学阻抗谱(EIS)研究表明,铝合金阳极氧化膜的维钝电流密度随浸泡时间延长而逐渐增大,但至试验结束其维钝电流密度仍低于裸铝合金约2个数量级。铝合金阳极氧化膜经硅烷杂化溶胶封闭后,其耐蚀性得到显著提高,浸泡822h后,阳极维钝电流密度仍能保持在10~(-5)A/cm~2,低频阻抗值仍达到10~6Ω数量级。扫描电镜(SEM)观察表明,铝合金阳极氧化膜为多孔结构,利于增强硅烷杂化膜与金属基体间的结合性能,显著提高阳极氧化铝合金电极的耐蚀性能。     

氧化石墨烯接枝碳纤维及其树脂涂层在不同载荷下的摩擦学性能

目的 提升碳纤维(CF)在水性聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂涂层中的界面性能,从而使PAI复合涂层获得优异的摩擦学性能.方法 以硅烷(KH550)为偶联剂,制备氧化石墨烯(GO)化学接枝CF增强体(CF&GO),研究CF接枝前后的热稳定性和添加CF&GO的PAI复合涂层在不同载荷下的摩擦学行为和磨损机理.利用红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的官能团、成分和表面形貌进行表征;利用热失重仪(TGA)对接枝前后CF的热稳定进行表征;利用SEM、摩擦磨损试验机和白光干涉仪分别对CF&GO在PAI复合涂层中的分布和摩擦学性能进行表征.结果 GO通过与硅烷改性后的CF形成酰胺键成功接枝,接枝后,CF形成多尺度增强体,且表面形貌粗糙.此外,接枝后,CF的热稳定性降低,热稳定性规律为GO相似文献   

交变压力环境下KH-550改性氧化石墨烯环氧涂层的失效机制

石墨烯因其优异的力学性能及热化学稳定性、较大的比表面积而在防腐涂层应用中备受关注。采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,研究了改性GO对深海交变压力模拟环境下环氧涂层失效机制的影响。利用TEM和沉降实验观察了GO粉末的分散性及其与环氧树脂的相容性;利用重量法、附着力测试和拉伸测试研究了涂层的防护性能;利用OCP和EIS研究了涂层在交变压力下的失效历程。结果表明：KH550改性GO涂层在抗渗透性、强韧性、附着力等方面均有明显提高。添加改性GO减少了涂层的表面缺陷,更加致密的涂层结构有效阻碍了溶液的扩散。改性GO与环氧树脂结合良好的界面可延缓交变压力的破坏作用,从而延长了涂层在交变压力环境下的使役寿命。     

胞外聚合物对飞机油箱2024铝合金腐蚀行为影响

目的 探究飞机油箱内有积水存在的环境中硫酸盐还原菌分泌的胞外聚合物(EPS)对飞机油箱2024铝合金腐蚀行为的影响,为飞机油箱中微生物腐蚀与防护提供理论依据。方法 针对航煤中微生物滋生导致飞机油箱材料2024铝合金腐蚀失效的问题,通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分析EPS的组成,并利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-MS)分析金属离子含量,采用表面分析法和电化学法研究了硫酸盐还原菌EPS在模拟飞机油箱积水环境中诱导飞机油箱2024铝合金的腐蚀行为。结果 与无EPS添加的介质条件相比,在相同的试验条件下,EPS导致航煤积水模拟溶液中的2024铝合金腐蚀电流密度减小,腐蚀产物膜呈疏松多孔的形貌,腐蚀形貌以点蚀为主。试验结束时,2024铝合金在EPS质量浓度为200 mg/L的模拟溶液中腐蚀速率大致为无EPS添加的模拟溶液中的1/10。当溶液中EPS质量浓度为100 mg/L和200 mg/L时,尽管EPS与Al³⁺络合产生的EPS-金属络合物会促进2024铝合金试样阳极溶解速度,但起主要影响的是抑制溶解氧扩散减缓阴极吸氧反应,抑制腐蚀的效果与EPS浓度仍成正比。结论 航煤积水模拟溶液中加入EPS会影响铝合金的腐蚀行为。当EPS质量浓度为200 mg/L时,抑制铝合金腐蚀效果最好;对于EPS质量浓度为300 mg/L的溶液,EPS-金属络合物失去隔离溶解氧作用进而加速试样腐蚀。     

铝合金表面沉积类金刚石薄膜的研究进展

类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)薄膜因其高硬度、良好的化学惰性以及优异的摩擦性能等优势,有望成为一种理想的铝合金表面防护涂层。对比了物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)技术制备DLC改性材料与传统铝合金表面改性技术的优劣,概述了DLC薄膜在提升铝合金表面力学性能、减摩抗磨方面取得的最新成果,以及在复杂服役工况下面临的抗塑性变形差、易发生结合失效等瓶颈性问题。通过分析铝合金基体上生长高性能DLC薄膜的不利因素,指出界面化学结合强度低、薄膜残余应力大以及软基体/硬质薄膜的结构体系限制是导致上述问题产生的主要原因。在此基础上,重点综述了国内外研究学者为提高铝合金表面沉积DLC薄膜的膜基结合力所采取的有效措施及结果,包括:通过基体前处理增强基体力学性能与改善宏观表面缺陷;采用PVD或其他表面处理方法制备一层或多层的中间过渡层,缓解DLC薄膜与铝合金基体结构、性能之间的差异;调控DLC薄膜组分与结构以降低残余应力。最后展望了在铝合金基体表面制备DLC防护薄膜的发展趋势。     

导电银浆在铝合金表面的烧结性能分析

制备一种用于铝合金表面烧结银厚膜的低温烧结型导电银浆,以解决铝合金的软钎焊问题. 采用熔融淬火方法制备玻璃化转变温度(T_g)为360 ℃的Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO玻璃粉. 将玻璃粉、亚微米银粉和有机载体混合制成无铅低温烧结型银浆,将该银浆涂覆在6061铝合金表面,并在440,470,500,530 ℃的温度下进行烧结. 研究烧结温度对银厚膜的电阻率、可焊性及与基板结合强度的影响. 当玻璃粉与银粉重量比为1∶9,烧结温度为530 ℃时,烧结银厚膜的电阻率为2.2 μΩ·cm,抗剪强度为56.0 MPa;同时Al,Mg和Bi₂O₃发生氧化还原反应在银厚膜与铝基板界面产生纳米级Bi单质,进而实现冶金结合. 结果表明,提高烧结温度可以有效促进玻璃的润湿铺展、Ag颗粒之间的颈缩和Ag颗粒的生长,进而明显改善银厚膜软钎焊可焊性.     

微弧氧化表面处理对铝合金拉伸性能的影响

研究了微弧氧化表面处理对LY12CZ铝合金拉伸性能的影响,并用扫描电镜(SEM)观察了拉伸断口及氧化膜形貌。结果表明,LY12CZ铝合金表面生长一层陶瓷氧化膜后拉伸性能变化不大。屈服强度、抗拉强度、弹性模量下降量都小于5%,伸长率也略有降低。试样表面氧化膜经过抛光后,拉伸性能有所改善。已拉伸试样的表面均匀地残留大量氧化膜碎片,显示氧化膜与基体结合状况良好。     

6063铝合金氧化膜与CsF-AlF3及KF-AlF3钎剂的反应机制

选用CsF-AlF3和KF-AlF3钎剂,研究了两种钎剂在6063铝合金表面不同温度下的去膜效果,并分析和探讨了钎剂与6063铝合金表面氧化膜的反应机制.研究发现,CsF-AlF3,钎剂是以反应、溶解的机制去除6063铝合金表面氧化膜的,NHIF在高温下生成的HF是CsF-AlF3钎剂去膜的关键化合物.此外,H2O的存在或形成促进了HF的生成,从而加速了钎剂的去膜进程.CsF-AlF3,,钎剂反应产物中没有发现CsF和AlF3,只有少量的CsAlF4存在.在570℃下,KF-AlF3钎剂反应产物中以KAlF4为主,而在610℃条件下,KAlF4已不存在,只有少量的KMgF3生成.结果表明,在610℃条件下,Mg,Mn元素和KAlF4将逐渐地消耗掉,使得钎剂熔点急剧升高,导致钎剂流动性变差.     

耐海洋环境中霉菌腐蚀有机涂层的研究

为了提高铝合金耐海洋环境中霉菌腐蚀的性能,先在铝合金表面涂覆硅烷膜作为过渡层,然后在硅烷膜上涂覆成分配比不同的有机硅改性环氧树脂涂料.对比研究了涂层的表面形貌、相组成及霉菌腐蚀的性能.并探讨了涂层与基体的结合机理.结果表明:硅烷膜与铝合金基体、有机涂层之间发生了化学反应,使涂层与铝合金基体结合良好;按有机硅改性环氧树脂...     

大风沙地区铝合金接触网零部件表面处理的优选

目的提高铝合金接触网零部件表面耐磨损性能,以增加其在大风沙地区的使用寿命。方法对接触网零件切割进行试样制备。在硅酸盐体系电解液中,采用20 k W直流脉冲微弧氧化设备对试样表面进行微弧氧化处理,电解液为硅酸盐,氧化时间为30 min。同时制备阳极氧化处理的平行试样。通过硬度测试、摩擦磨损试验以及扫描电子显微镜(SEM)测试,分别评价两种表面处理方式的表面硬度、耐磨性能,利用中性盐雾试验来评价其耐腐蚀性能,并通过扫描电子显微镜来观察两种膜层的差异。结果通过对铝合金接触网进行阳极氧化和微弧氧化处理能明显提高表面耐磨性。阳极氧化膜层硬度为350.3HV,微弧氧化膜层硬度约为阳极氧化膜硬度的4倍,达到1510.8HV。经过HT-600高温摩擦磨损试验机30 min的磨损试验,铝合金基体质量损失2 mg,阳极氧化膜质量损失0.8 mg,而微弧氧化膜的质量损失只有0.15 mg左右,且微弧氧化膜层表现出了更好的耐腐蚀性能。结论微弧氧化膜层能表现出更加优异的耐磨及耐腐蚀性能,因此微弧氧化更适合大风沙地区铝合金零件的表面处理。     

铝阳极氧化膜的微观结构及沸水封闭处理对膜层显微硬度的影响

通过阳极氧化在铝合金表面获得稳定的阳极氧化膜,并对膜层进行沸水封闭处理,采用扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)等分析手段研究了氧化电流密度以及封闭处理对膜层显微硬度的影响。结果表明:随着电流密度的增加,铝合金阳极氧化膜的显微硬度先升高,后降低;沸水封闭会导致铝阳极氧化膜的显微硬度下降;铝阳极氧化膜表面形貌的优劣、多孔层的组织结构和屏蔽性与膜层显微硬度密切相关。     

二次阳极氧化对6061铝合金氧化膜结构和耐蚀性的影响

目的 研究相同工艺参数下一次阳极氧化和二次阳极氧化对6061铝合金上氧化膜结构的影响，探究基体结构差异性与膜层生长行为及性能间的对应关系。方法 以商业6061铝合金和SPS粉末烧结铝合金为研究对象，针对不同基体在一次阳极氧化和二次阳极氧化过程中，围绕基体组织特征对膜层结构的影响展开系统研究。同时，对不同工艺方法制备出的不同结构特点的氧化膜进行封闭后处理，结合电化学测试方法对膜层的耐蚀性能进行分析对比。结果 相比一次氧化过程，商业6061铝合金和SPS铝合金的二次氧化电流密度分别由12.07、56.62 mA/cm²增加至13.68、64.8 mA/cm²，膜层生长速率增大。同时，一次氧化后在基体表面形成的有序凹坑结构有助于二次氧化中膜层多孔结构有序性的提升，其中SPS烧结铝合金膜层孔洞呈规则的“六边形”结构。二次阳极氧化过程可以有效减少基体表面阴极性金属间化合物颗粒的分布，提高氧化膜的连续性，增强相应膜层的耐蚀性。结论 二次阳极氧化可以使生成的氧化膜层更加均匀规整，且整体耐蚀性显著提高。