铝合金表面陶瓷涂层制备工艺研究

发布时间：2017-09-18 01:24

  本文关键词：铝合金表面陶瓷涂层制备工艺研究

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【摘要】：在铝合金表面制备陶瓷涂层,是提高铝合金基体表面性能的有效方法,常见的有热喷涂技术、PVD、CVD、等离子微弧氧化等。采用溶胶-凝胶法在铝合金表面制备陶瓷涂层,是一个全新领域,目的是探索一种低成本高性能的陶瓷涂层制备方法。本论文主要研究了陶瓷涂层的制备工艺及主要性能。首先研究陶瓷涂料粘结剂溶胶的制备工艺,采用正硅酸乙酯、硝酸铝、硝酸铬等制备Si-Al-Cr三元复合溶胶,在混合过程中加入螯合剂,确保溶胶的稳定性。然后将球磨和级配后的与溶胶体系同组分的金属无机氧化物及其它添加物加入,经过充分的搅拌和碾磨,并在各种助剂的配合使用下,获得均匀的无机陶瓷涂料。研究表明,SiO2溶胶中溶剂乙醇的含量,能够改变溶胶体系反应浓度,影响涂层的成膜性,SiO2溶胶合适配比为TOES:H2O:EtOH=1:1:10。而Si、Al、Cr混合原子比的变化会影响三元复合溶胶的粘度,原子比增大时,溶胶体系粘度变大,涂料成膜性变差,干燥热处理容易产生裂纹,且涂层和基体线膨胀系数差的增大会导致界面的开裂。因此,合理的三元复合溶胶混合原子比应为Si:Al:Cr=2:1:1。其次,研究了加入添加物稀土和硼砂后,对涂层性能的影响。加入添加物的涂层显微硬度都高于基体,显微硬度值最高为137.75Hv,较基体提高了62.95Hv。涂层的耐磨性在硼砂含量小于3%时,稀土含量越大耐磨性越好,硼砂含量大于5%时,随着硼砂含量的增加,耐磨性先增强再变弱,当硼砂含量为16%时,耐磨性最好。涂层的附着力也受到了硼砂的有利影响,破坏性质也由大面积的附着破坏向较小面积的内聚破坏转变。但是涂层的耐蚀性不甚理想,有待于进一步的改善和加强。而稀土在活化基体表面细化涂层颗粒的同时,还与溶胶发生反应生成Y3Al5O12、Y2Si2O7等新相,促进涂层致密化并起到烧结稳固作用。涂层的各项性能对比得到,当硼砂加入量占填料约15%,稀土约占5%,基础陶瓷粉末为涂料总量的27%~30%时,涂层的综合性能最优。
【关键词】：溶胶-凝胶法 陶瓷涂料 耐磨涂层 制备工艺
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题背景及意义9
• 1.2 铝合金表面陶瓷涂层的制备工艺9-13
• 1.3 溶胶-凝胶法（sol-gel）13-17
• 1.4 本课题的目标、研究内容和技术路线17-19
• 2 试验条件及方法19-25
• 2.1 试验条件19-22
• 2.2 检测方法22-25
• 3 涂料的制备25-39
• 3.1 溶胶的制备25-31
• 3.2 涂料的配制31-37
• 3.3 本章小结37-39
• 4 涂层制备工艺39-53
• 4.1 填料加入量对涂层的影响39-40
• 4.2 涂料搅拌时间对涂层的影响40-42
• 4.3 不同配比的SiO2溶胶对涂层的影响42-48
• 4.4 不同Si:Al:Cr混合原子比对涂层表面及界面形貌的影响48-51
• 4.5 本章小结51-53
• 5 添加物稀土和硼砂对涂层的影响53-68
• 5.1 添加物对涂层表面形貌的影响54-57
• 5.2 添加物对涂层界面形貌的影响57-59
• 5.3 涂层的性能测试59-65
• 5.4 涂层的物相分析65-66
• 5.5 本章小结66-68
• 6 结论和展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-80
• 附录：攻读硕士期间的研究成果80

【参考文献】

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本文编号：872558