固相反应型玻璃质陶瓷涂层制备工艺及性能研究

论文摘要

针对金属表面耐蚀性和耐磨性差的特点,研究用热化学反应法在不同金属基体表面制备陶瓷涂层的工艺并对涂层相关性能进行测试。热化学反应法是近年来发展起来的一种制造陶瓷涂层的新方法,具有工艺简单,操作方便,成本低廉等优点。本实验首先选择Q235钢和1Cr18Ni9钢为基体,根据MgO-Al2O3-SiO2三元相图首次制定了3个不同配方,利用水玻璃为粘结剂,并且首次添加了在较低温度下就会产生液相的低熔点玻璃粉,希望能达到促进烧结、填充气孔的目的。通过性能测试,确定耐蚀性和耐磨性最好的配方MgO:SiO2:低熔点玻璃粉为9:9:2和Al2O3:SiO2:低熔点玻璃粉为11:7:2。在镁合金AZ91D基体上,选择配方3并加入纳米Al2O3进行涂层制备,对得到的涂层进行聚氨酯清漆封孔,测试发现,封孔涂层耐酸性提高22倍,耐碱性提高34倍,耐盐性提高18倍,耐磨性提高5倍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 金属表面陶瓷涂层特点及制备工艺
• 1.1.1 金属材料概述
• 1.1.2 金属表面陶瓷涂层的特点
• 1.1.3 陶瓷涂层的制备工艺
• 1.2 热化学反应陶瓷涂层研究现状
• 1.3 固相反应的含义及特征
• 1.3.1 固相反应的含义
• 1.3.2 固相反应的特征
• 1.4 低熔点玻璃的特点及应用
• 1.4.1 低熔点玻璃的特点
• 1.4.2 低熔点玻璃的应用
• 2O₃-SiO₂系玻璃'>1.4.3 PbO-B₂O₃-SiO₂系玻璃
• 1.5 本研究内容及创新点
• 2 实验材料及方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 基体金属材料
• 2.1.2 陶瓷骨料的选择
• 2.1.3 涂层配方的选择
• 2.1.4 粘结剂的选择
• 2.1.5 封孔剂
• 2.2 实验设备
• 2.3 陶瓷涂层试样制备
• 2.3.1 Q235 钢陶瓷涂层制备
• 2.3.2 1Cr18Ni9 钢陶瓷涂层制备
• 2.3.3 镁合金 AZ91D 陶瓷涂层制备
• 2.3.4 Q235 表面涂层机理探讨试样制备
• 2.4 涂层形貌成分分析
• 2.4.1 陶瓷涂层宏观分析
• 2.4.2 陶瓷涂层微观分析
• 2.4.3 XRD 测试
• 2.5 涂层性能测试
• 2.5.1 抗热震性测试
• 2.5.2 耐腐蚀性能测试
• 2.5.3 磨粒磨损测试
• 3. 实验结果及分析
• 3.1 Q235 钢固相反应型陶瓷涂层结构及性能
• 3.1.1 陶瓷涂层宏观形貌分析
• 3.1.2 陶瓷涂层微观形貌分析
• 3.1.3 涂层的成分分析
• 3.1.4 涂层的抗热震性分析
• 3.1.5 涂层的耐腐蚀性能分析
• 3.1.6 涂层的耐磨性分析
• 3.2 1Cr18Ni9 钢固相反应型陶瓷涂层结构及性能
• 3.2.1 陶瓷涂层宏观分析
• 3.2.2 陶瓷涂层微观形貌分析
• 3.2.3 涂层的成分分析
• 3.2.4 涂层的抗热震性分析
• 3.2.5 涂层的耐腐蚀性能分析
• 3.2.6 涂层的耐磨性分析
• 3.3 AZ91D 镁合金固相反应型陶瓷涂层结构及性能
• 3.3.1 陶瓷涂层宏观形貌分析
• 3.3.2 陶瓷涂层微观形貌分析
• 3.3.3 涂层的成分分析
• 3.3.4 涂层致密性能分析
• 3.3.5 涂层热震性能分析
• 3.3.6 涂层耐蚀性能分析
• 3.3.7 涂层耐磨性的分析
• 3.4 固相反应型陶瓷涂层反应机理探讨
• 3.4.1 烧结、烧成及固相反应
• 3.4.2 固相反应型陶瓷涂层中添加剂作用分析
• 3.4.3 热化学反应陶瓷涂层中莫来石相生成机理探讨
• 3.4.4 热化学反应型陶瓷涂层工艺名称商榷
• 4. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文