不锈钢基表面陶瓷涂层的化学制备

论文摘要

在不锈钢表面涂覆陶瓷涂层可以实现电绝缘和防腐蚀的目的。本文分别研究了溶胶-凝胶法和料浆法两种方法在不锈钢基上涂覆陶瓷涂层。溶胶-凝胶法在不锈钢基体上制备莫来石涂层,以九水合硝酸铝（Al（NO3）3·9H2O）和正硅酸乙酯（TEOS）为主要原料,氧化硼（B2O3）为助熔剂,采用溶胶-凝胶法和提拉浸渍法在不锈钢上涂覆莫来石涂层。分别研究了溶胶加热时间、溶胶浓度、热处理的升温速率、灼烧温度对涂层的影响。通过FI-IR和TG-DSC分析了莫来石前驱体的结构和热处理过程的成分变化,采用抗热震性实验和900℃高温氧化实验检测涂层,利用体视显微镜和SEM观察涂层表面形貌。实验结果表明：利用溶胶-凝胶法,当溶胶加热时间为7h,溶胶浓度在0.094×10-3mol/ml和0.117×10-3mol/ml之间,3℃／min升温速率下可制备出覆盖完全且致密的莫来石陶瓷膜的涂层,抗热震性实验和抗高温氧化实验表明在950℃灼烧的涂层与基体结合强度较好。采用料浆法在不锈钢基体上制备陶瓷涂层。讨论了不同的料浆溶液的组成、粘结剂、灼烧温度以及粉体组成等因素对陶瓷涂层的影响。利用XRD、SEM和能谱分析观测了陶瓷涂层的相组成和表面形貌。实验结果表明：料浆中以水玻璃为粘结剂涂覆的陶瓷涂层与不锈钢基体结合好。涂层中含1%ZnO有助于提高涂层的光泽度。十二基硫酸钠作为分散剂均能改善氧化铝和莫来石粉体流动性,当分散剂含量为15%时,氧化铝的松装密度最小,流动性好；当分散剂含量为10%时,莫来石粉体的松装密度最小,流动性好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 相关领域的历史、现状和前沿发展
• 1.2 莫来石的概述
• 1.2.1 莫来石的定义和分类
• 1.2.2 莫来石的制备方法
• 1.2.3 莫来石的应用
• 1.3 溶胶-凝胶概述
• 1.3.1 溶胶-凝胶的定义
• 1.3.2 溶胶-凝胶的基本原理
• 1.3.3 溶胶-凝胶的应用
• 2O₃-SiO₂溶胶凝胶的研究现状'>1.4 不同前驱体制备Al₂O₃-SiO₂溶胶凝胶的研究现状
• 2O₃-SiO₂'>1.4.1 有机醇铝为原料制备Al₂O₃-SiO₂
• 2O₃-SiO₂'>1.4.2 无机铝盐为原料制备Al₂O₃-SiO₂
• 2O₃-SiO₂的影响因素'>1.5 溶胶-凝胶法制备Al₂O₃-SiO₂的影响因素
• 1.5.1 pH值与烧结温度的影响
• 1.5.2 加水量及粘度的影响
• 1.5.3 沉淀剂的影响
• 1.6 本课题的研究意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 不锈钢基体的处理方法
• 2.3.2 溶胶-凝胶法
• 2.3.3 料浆法
• 2.3.4 表征和测试
• 第三章 溶胶-凝胶法制备涂层结果与讨论
• 3.1 不锈钢基体的处理
• 3.2 镀镍对涂层结合力的影响
• 3.3 氧化铝溶胶涂层
• 3.4 不同添加剂对莫来石涂层制备的影响
• 3.5 莫来石溶胶加热时间的影响
• 3.6 莫来石溶胶浓度的影响
• 3.7 莫来石溶胶陈化时间的影响
• 3.8 干燥过程对涂层的影响
• 3.9 热处理条件对涂层的影响
• 第四章 溶胶-凝胶法制备涂层的表征与分析
• 4.1 XRD
• 4.2 FI-IR
• 4.3 TG-DTA
• 4.4 TG-DSC
• 4.5 涂层的硬度
• 4.6 涂层的抗热震性
• 4.7 涂层的抗高温氧化性
• 4.8 涂层的表面形貌
• 第五章 料浆法制备陶瓷涂层的制备与表征
• 5.1 原料的制备
• 5.2 粉体的流动性
• 5.2.1 分散剂的选择
• 5.2.2 分散剂的配比确定
• 5.2.3 粉体的松装密度
• 5.3 增稠剂的选择
• 5.3.1 甲基纤维素作为增稠剂
• 5.3.2 羧甲基纤维素作为增稠剂
• 5.3.3 羧甲基纤维素纳作为增稠剂
• 5.4 粘结剂的选择
• 5.5 料浆对涂层的影响
• 5.5.1 基料对涂层的影响
• 5.5.2 ZnO的含量对涂层的影响
• 5.5.3 氧化硼和碳酸锂的含量对涂层的影响
• 5.6 表征
• 5.6.1 XRD
• 5.6.2 TG-DTA
• 5.6.3 SEM
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 导师和作者简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书