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不锈钢基表面陶瓷涂层的化学制备

作　者: 马卉
导　师: 武德珍
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 溶胶-凝胶料浆法莫来石陶瓷涂层不锈钢
分类号: TG174.453
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-27
  1.1 相关领域的历史、现状和前沿发展  14
  1.2 莫来石的概述  14-18
    1.2.1 莫来石的定义和分类  14-15
    1.2.2 莫来石的制备方法  15-17
    1.2.3 莫来石的应用  17-18
  1.3 溶胶-凝胶概述  18-21
    1.3.1 溶胶-凝胶的定义  18
    1.3.2 溶胶-凝胶的基本原理  18-19
    1.3.3 溶胶-凝胶的应用  19-21
  1.4 不同前驱体制备Al_2O_3-SiO_2溶胶凝胶的研究现状  21-23
    1.4.1 有机醇铝为原料制备Al_2O_3-SiO_2  21-22
    1.4.2 无机铝盐为原料制备Al_2O_3-SiO_2  22-23
  1.5 溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-SiO_2的影响因素  23-25
    1.5.1 pH值与烧结温度的影响  23-24
    1.5.2 加水量及粘度的影响  24-25
    1.5.3 沉淀剂的影响  25
  1.6 本课题的研究意义  25-27
第二章实验部分  27-34
  2.1 主要原料  27-28
  2.2 实验仪器  28
  2.3 实验方法  28-34
    2.3.1 不锈钢基体的处理方法  28-29
    2.3.2 溶胶-凝胶法  29-31
    2.3.3 料浆法  31-33
    2.3.4 表征和测试  33-34
第三章溶胶-凝胶法制备涂层结果与讨论  34-40
  3.1 不锈钢基体的处理  34
  3.2 镀镍对涂层结合力的影响  34-35
  3.3 氧化铝溶胶涂层  35
  3.4 不同添加剂对莫来石涂层制备的影响  35-36
  3.5 莫来石溶胶加热时间的影响  36
  3.6 莫来石溶胶浓度的影响  36-37
  3.7 莫来石溶胶陈化时间的影响  37
  3.8 干燥过程对涂层的影响  37-38
  3.9 热处理条件对涂层的影响  38-40
第四章溶胶-凝胶法制备涂层的表征与分析  40-51
  4.1 XRD  40-41
  4.2 FI-IR  41-42
  4.3 TG-DTA  42-44
  4.4 TG-DSC  44-45
  4.5 涂层的硬度  45
  4.6 涂层的抗热震性  45-46
  4.7 涂层的抗高温氧化性  46-47
  4.8 涂层的表面形貌  47-51
第五章料浆法制备陶瓷涂层的制备与表征  51-65
  5.1 原料的制备  51-53
  5.2 粉体的流动性  53-55
    5.2.1 分散剂的选择  53
    5.2.2 分散剂的配比确定  53-54
    5.2.3 粉体的松装密度  54-55
  5.3 增稠剂的选择  55-59
    5.3.1 甲基纤维素作为增稠剂  56-57
    5.3.2 羧甲基纤维素作为增稠剂  57
    5.3.3 羧甲基纤维素纳作为增稠剂  57-59
  5.4 粘结剂的选择  59
  5.5 料浆对涂层的影响  59-62
    5.5.1 基料对涂层的影响  60-61
    5.5.2 ZnO的含量对涂层的影响  61-62
    5.5.3 氧化硼和碳酸锂的含量对涂层的影响  62
  5.6 表征  62-65
    5.6.1 XRD  62-63
    5.6.2 TG-DTA  63-64
    5.6.3 SEM  64-65
第六章结论  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
研究成果及发表的学术论文  71-72
导师和作者简介  72-74
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  74-75

不锈钢基表面陶瓷涂层的化学制备

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