铝合金超疏水膜的制备及防护性能研究

发布时间：2017-07-05 05:20

  本文关键词：铝合金超疏水膜的制备及防护性能研究

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【摘要】：超疏水金属表面具有优异的自清洁性能,能够起到抑制表面腐蚀和氧化以及降低表面摩擦因数的效果,从而引起了人们广泛的关注。目前,铝合金超疏水表面的研究还缺乏系统性,生产工艺需要简化和降低成本,难以设计出同时具备耐久的微观结构和耐久的低表面能物质的超疏水表面。本论文拟采用化学和电化学的方法构建铝基体粗糙表面,通过扫描电子显微镜、红外光谱等检测设备分析研究基体表面的不同粗糙度、不同形状粗糙结构和化学成分对超疏水稳定性能的影响机理,以获得最佳的铝基表面粗糙结构。通过采用视频光学接触角测量仪、光学显微镜、电化学测试系统等检测技术,研究铝合金表面粗糙结构及化学成分对超疏水铝合金耐蚀性能及防污性能的影响,为构建稳定耐久超疏水涂膜提供理论依据。论文的主要研究内容如下:(1)通过采用酸刻蚀法、阳极氧化法、磷酸-铬酸盐法、模板法等简单的方法在铝合金表面分别构建了具有台阶状、针状、椭球状、三角形状和柱状的多元微纳米结构,通过硬脂酸覆膜后,研究铝基体表面粗糙结构对膜层结合力的影响,得到最佳表面粗糙结构。(2)选取了PP、SA、PE、PS和LDPE等五种高分子材料,在相同铝基体表面粗糙结构的情况下,分析涂层材料的变化对铝合金基体与涂层间结合性能的影响,得到与超疏水铝合金基体结合性能最佳的涂层材料,并通过KH550、纳米Si O2颗粒等改性铝合金表面,进一步提高涂层与基体的结合性能。(3)在铝合金上构建出具有不同粗糙度的表面,在相同涂层材料的情况下,分析研究表面粗糙度的变化对铝试样耐蚀性及防污性能的影响。结果表明,铝合金表面粗糙度的增大有利于提高铝合金的耐弱酸、弱碱及盐溶液腐蚀和耐粉尘污染能力。当试样表面接触角大于150°时,样品的耐蚀及防污性能得到很大提高。(4)选取PP、SA、PE、PS和LDPE等五种高分子材料,在相同表面粗糙度的情况下,研究涂层材料的变化对超疏水铝合金耐蚀性能的影响,得到最佳的涂层材料,并通过改性铝合金表面来进一步提高超疏水铝合金的耐蚀性能。
【关键词】：超疏水 铝合金 稳定性 耐蚀性
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 铝合金腐蚀及研究背景11-13
• 1.1.1 铝合金的腐蚀机理及研究现状12-13
• 1.1.2 超疏水膜的制备及其在铝合金防腐中的应用13
• 1.2 超疏水表面的理论基础及研究现状13-18
• 1.2.1 超疏水表面的理论基础14-17
• 1.2.2 超疏水表面的制备技术17
• 1.2.3 超疏水表面技术存在的问题及应用前景17-18
• 1.3 金属基超疏水表面的制备技术18-20
• 1.3.1 化学刻蚀技术18-19
• 1.3.2 自组装法19
• 1.3.3 水热法19
• 1.3.4 电化学吸附和溶胶凝胶法19
• 1.3.5 阳极氧化法19-20
• 1.4 超疏水表面防护性能评价及研究进展20-21
• 1.4.1 表面机械稳定性20
• 1.4.2 表面的耐污性20
• 1.4.3 表面的耐蚀性能20-21
• 1.5 本文的研究目的、意义及内容21-22
• 第二章 铝合金基体微纳米结构对超疏水膜层结合力的影响研究22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-24
• 2.2.1 实验材料及仪器22-23
• 2.2.2 不同微纳米铝合金基体表面结构的制备23-24
• 2.2.3 铝合金表面覆膜处理24
• 2.3 表征方法24-25
• 2.3.1 扫描电子显微镜24
• 2.3.2 接触角测试24
• 2.3.3 滚动角测试24-25
• 2.3.4 方格划痕胶带测试25
• 2.3.5 漆膜附着力测试25
• 2.4 结果分析与讨论25-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 涂层材料与铝合金基体结合力的实验研究32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 实验部分32-34
• 3.2.1 实验材料及仪器32-33
• 3.2.2 铝合金基体表面微纳米结构的制备33
• 3.2.3 高分子材料覆膜处理33-34
• 3.3 表征方法34-35
• 3.3.1 扫面电子显微镜34
• 3.3.2 接触角测试34
• 3.3.3 红外光谱分析34
• 3.3.4 方格划痕胶带测试34-35
• 3.4 结果分析与讨论35-42
• 3.4.1 铝合金试样表面膜层的结合力分析35-36
• 3.4.2 铝合金试样表面形貌36-37
• 3.4.3 聚丙烯与铝合金基体结合力的改进37-38
• 3.4.4 硅烷偶联剂对试样表面涂层结合力的影响38-40
• 3.4.5 纳米粒子对试样表面膜层结合力的影响40-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 铝合金板表面不同粗糙度对材料耐腐蚀性能及防污性能的影响研究44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 实验部分44-46
• 4.2.1 实验材料及仪器44-45
• 4.2.2 不同表面粗糙度的铝合金试样的制备45-46
• 4.2.3 铝合金试样的电化学测试46
• 4.2.4 铝合金试样的浸泡腐蚀测试46
• 4.2.5 铝合金试样的防粉尘污染测试46
• 4.3 表征方法46-47
• 4.3.1 接触角测试46-47
• 4.3.2 极化曲线分析47
• 4.3.3 交流阻抗谱分析47
• 4.3.4 失重法47
• 4.4 结果分析与讨论47-51
• 4.4.1 铝合金不同粗糙度对试样耐蚀性能的影响47-50
• 4.4.2 铝合金粗糙度对试样防污性能的影响50-51
• 4.5 本章小结51-53
• 第五章 超疏水铝合金涂层材料的耐腐蚀性能研究53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 实验部分53-55
• 5.2.1 实验材料及设备53-54
• 5.2.2 铝合金试样表面微纳米结构的构建54
• 5.2.3 高分子材料修饰具有微纳米结构铝合金表面54
• 5.2.4 超疏水表面的改性与制备54-55
• 5.3 表征方法55
• 5.3.1 接触角测试55
• 5.3.2 极化曲线分析55
• 5.3.3 交流阻抗谱分析55
• 5.4 结果分析与讨论55-60
• 5.4.1 高分子材料对超疏水铝合金试样耐蚀性能的影响55-57
• 5.4.2 膜层改性对铝合金试样耐蚀性能的影响57-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第六章 结论61-63
• 参考文献63-70
• 攻读学位期间主要的研究成果70-71
• 致谢71

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