高抗腐蝕性搪瓷復(fù)合涂層的制備與性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-21 09:42
不銹鋼管道廣泛用于工業(yè)和生活用管道系統(tǒng),其需要有良好的成型性能、涂搪性能以及耐酸堿腐蝕等性能。管道內(nèi)壁是與流體接觸的主要部分,內(nèi)表面的性能決定了管道質(zhì)量的優(yōu)劣,而且工業(yè)管道使用的環(huán)境常常為強(qiáng)酸和強(qiáng)堿等惡劣使用環(huán)境,更易引起管道被腐蝕而造成安全性問題。因此,針對(duì)以上問題,本文通過探究復(fù)合搪瓷涂層的制備技術(shù)來對(duì)搪瓷涂層的各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行調(diào)控。在304和321不銹鋼基體表面制備得到性能優(yōu)良的搪瓷涂層,評(píng)價(jià)了不同基體表面的涂搪性能,同時(shí)表征了搪瓷涂層的各項(xiàng)性能,并結(jié)合鋼瓷界面微觀結(jié)合形貌表征了其性能特征。此外,通過對(duì)不銹鋼表面陽極氧化處理的手段在321不銹鋼表面制備了陽極氧化膜,以此來改善不銹鋼表面的涂搪性能、抗熱震性能、耐腐蝕性能等。最后,在不同彎曲程度的321不銹鋼彎管內(nèi)外表面涂搪,分析了其搪燒前后力學(xué)性能的變化特征,結(jié)合搪瓷漿料流動(dòng)性和微觀界面結(jié)合形貌來評(píng)價(jià)了彎管的內(nèi)孔涂搪效果。采用了兩種不同化學(xué)成分的搪瓷釉料:搪瓷釉料-1和搪瓷釉料-2,搪瓷釉料的主要化學(xué)組成是以SiO2為主的各種氧化物,經(jīng)過900℃反應(yīng)作用后,釉料中獨(dú)立的氧化物的物相轉(zhuǎn)變?yōu)榱司W(wǎng)絡(luò)骨架狀的晶相硅酸...
【文章來源】:華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:88 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
搪瓷制品的應(yīng)用(a)搪瓷杯(b)電容元件(c)搪瓷管(d)熱水器內(nèi)膽Figure1.1Applicationofenamelproducts(a)enamelcup(b)capacitiveelement(c)enamelpipe
華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文搪瓷釉料主要的成分是二氧化硅、三氧化二硼等氧化物,經(jīng)高溫反應(yīng)條件后,其對(duì)應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)應(yīng)是以二氧化硅、三氧化二硼等氧化物通過多面體相互交互作用的結(jié)合形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu),例如:硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)、硼酸鹽網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),如圖 1.2。而引入堿金屬陽離子的如:Na+,K+,Ca2+,Li+,Ti4+等會(huì)在硅酸鹽的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)以及硼酸鹽的六元環(huán)結(jié)構(gòu)中遵循一定的配位原則進(jìn)入到瓷釉網(wǎng)絡(luò)的外孔中,最終影響到搪瓷各方面的性能,這也是搪瓷中不可或缺的一部分。有研究表明[9]:在熔融狀態(tài)下,[BO4]硼氧四面體的結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的,在通常情況下會(huì)出現(xiàn)[BO4]硼氧四面體向[BO3]硼氧三角形結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)變,因此,在高溫熔融狀態(tài)下,硼原子之間一般都以三配位進(jìn)行鍵合,而且熔體中的結(jié)構(gòu)單元通過六元環(huán)相互耦合形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
圖 1.3 釉料制備流程圖Fig. 1.3 Enamel powder preparation flow chart在制備搪瓷涂層前通常需要對(duì)金屬基體進(jìn)行表面預(yù)處理工藝,所謂涂搪前預(yù)處理是指使基體本體裸露、表面粗糙化并且除去基體表面的油污的過程,通常采用的方法是對(duì)涂搪的基體進(jìn)行噴砂或者酸洗,進(jìn)而增加涂搪基體和搪瓷釉層之間的附著力,保證搪瓷在金屬基體上的密著度,最后獲得均勻致密并且與基體材料結(jié)合良好的搪瓷涂層。此外,涂搪前的處理也課通過很多其他的手段來提高其涂搪性以及其他的使用性能。羅婷[21]等結(jié)合了陽極氧化表面處理以及低溫快燒涂層技術(shù)在鋁合金表層制備得到性能優(yōu)異的梯度搪瓷涂層,研究結(jié)果表明:通過直接在金屬表面燒制的搪瓷層出現(xiàn)了一定數(shù)量的微觀裂紋、氣泡等內(nèi)部缺陷,而通過在鋁合金基體表面添加陽極氧化過渡層之后的搪瓷層,致密度和平整度都得到了提升,搪瓷層與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度顯著提高。沈明禮[22]等在鎳基高溫合金 K38G 基體上制備了雙層搪瓷-
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Q235鋼表面超音速電弧噴涂制備FeCrBSiNi耐磨涂層的性能[J]. 伏利,陳小明,劉偉,毛鵬展,馬紅海. 機(jī)械工程材料. 2018(03)
[2]聚合物預(yù)涂層對(duì)冷軋?zhí)麓射撁苤耘c表面性能的影響[J]. 房文祺,馬源,戴毅剛. 表面技術(shù). 2017(09)
[3]Corrosion Resistance of Transmission Pipeline Steel Coated with Five Types of Enamels[J]. Liang Fan,Fujian Tang,Signo T.Reis,Genda Chen,Michael L.Koenigstein. Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2017(04)
[4]選鈦尾礦制備釩鈦搪瓷及性能研究[J]. 舒明勇,尹海英,劉光輝,胡瑞,吳伯濤. 表面技術(shù). 2016(10)
[5]載釹鋅型抗菌白炭黑的抗菌性能研究[J]. 郭一婧,唐曉寧,張彬,刁開紅. 硅酸鹽通報(bào). 2016(06)
[6]微熱氣泡驅(qū)動(dòng)下的微流控理論研究[J]. 史可樟,楊劍鑫,李錫均,鄭嘉鵬,史萌,蔡祥,朱德斌,邢曉波. 華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(06)
[7]無焰純氧燃燒技術(shù)在搪瓷釉料窯爐中的應(yīng)用[J]. 劉繼雄,蔣偉忠. 玻璃與搪瓷. 2015(05)
[8]電站鍋爐空氣預(yù)熱器嚴(yán)重腐蝕的原因[J]. 侯勇,徐鋼,和圣杰,梁飛飛,劉文毅,呂劍. 腐蝕與防護(hù). 2015(10)
[9]陽極氧化法制備鋁合金表面梯度搪瓷涂層[J]. 羅婷,魏曉偉,徐磊,鄭曉宇. 西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(04)
[10]鎳基高溫合金上雙層搪瓷-陶瓷復(fù)合涂層1000℃氧化機(jī)理[J]. 沈明禮,朱圣龍,王福會(huì). 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2012(01)
碩士論文
[1]SiO2復(fù)合薄膜改性及DDS修飾的搪瓷表面疏水性能研究[D]. 伍璐璐.東華大學(xué) 2017
[2]鋁合金陽極氧化膜的制備及其性能研究[D]. 孟祥鳳.中國計(jì)量學(xué)院 2014
[3]鋼鐵表面低溫搪瓷改性研究[D]. 夏艷紅.吉林大學(xué) 2010
[4]超細(xì)錦酸鋰晶體對(duì)搪瓷密著強(qiáng)度影響機(jī)理的研究[D]. 葉佳意.東華大學(xué) 2008
[5]覆鋁鋅鋼板搪瓷的研究及其結(jié)構(gòu)表征[D]. 石王濤.東華大學(xué) 2008
本文編號(hào):3044173
【文章來源】:華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:88 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
搪瓷制品的應(yīng)用(a)搪瓷杯(b)電容元件(c)搪瓷管(d)熱水器內(nèi)膽Figure1.1Applicationofenamelproducts(a)enamelcup(b)capacitiveelement(c)enamelpipe
華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文搪瓷釉料主要的成分是二氧化硅、三氧化二硼等氧化物,經(jīng)高溫反應(yīng)條件后,其對(duì)應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)應(yīng)是以二氧化硅、三氧化二硼等氧化物通過多面體相互交互作用的結(jié)合形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu),例如:硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)、硼酸鹽網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),如圖 1.2。而引入堿金屬陽離子的如:Na+,K+,Ca2+,Li+,Ti4+等會(huì)在硅酸鹽的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)以及硼酸鹽的六元環(huán)結(jié)構(gòu)中遵循一定的配位原則進(jìn)入到瓷釉網(wǎng)絡(luò)的外孔中,最終影響到搪瓷各方面的性能,這也是搪瓷中不可或缺的一部分。有研究表明[9]:在熔融狀態(tài)下,[BO4]硼氧四面體的結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的,在通常情況下會(huì)出現(xiàn)[BO4]硼氧四面體向[BO3]硼氧三角形結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)變,因此,在高溫熔融狀態(tài)下,硼原子之間一般都以三配位進(jìn)行鍵合,而且熔體中的結(jié)構(gòu)單元通過六元環(huán)相互耦合形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
圖 1.3 釉料制備流程圖Fig. 1.3 Enamel powder preparation flow chart在制備搪瓷涂層前通常需要對(duì)金屬基體進(jìn)行表面預(yù)處理工藝,所謂涂搪前預(yù)處理是指使基體本體裸露、表面粗糙化并且除去基體表面的油污的過程,通常采用的方法是對(duì)涂搪的基體進(jìn)行噴砂或者酸洗,進(jìn)而增加涂搪基體和搪瓷釉層之間的附著力,保證搪瓷在金屬基體上的密著度,最后獲得均勻致密并且與基體材料結(jié)合良好的搪瓷涂層。此外,涂搪前的處理也課通過很多其他的手段來提高其涂搪性以及其他的使用性能。羅婷[21]等結(jié)合了陽極氧化表面處理以及低溫快燒涂層技術(shù)在鋁合金表層制備得到性能優(yōu)異的梯度搪瓷涂層,研究結(jié)果表明:通過直接在金屬表面燒制的搪瓷層出現(xiàn)了一定數(shù)量的微觀裂紋、氣泡等內(nèi)部缺陷,而通過在鋁合金基體表面添加陽極氧化過渡層之后的搪瓷層,致密度和平整度都得到了提升,搪瓷層與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度顯著提高。沈明禮[22]等在鎳基高溫合金 K38G 基體上制備了雙層搪瓷-
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Q235鋼表面超音速電弧噴涂制備FeCrBSiNi耐磨涂層的性能[J]. 伏利,陳小明,劉偉,毛鵬展,馬紅海. 機(jī)械工程材料. 2018(03)
[2]聚合物預(yù)涂層對(duì)冷軋?zhí)麓射撁苤耘c表面性能的影響[J]. 房文祺,馬源,戴毅剛. 表面技術(shù). 2017(09)
[3]Corrosion Resistance of Transmission Pipeline Steel Coated with Five Types of Enamels[J]. Liang Fan,Fujian Tang,Signo T.Reis,Genda Chen,Michael L.Koenigstein. Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2017(04)
[4]選鈦尾礦制備釩鈦搪瓷及性能研究[J]. 舒明勇,尹海英,劉光輝,胡瑞,吳伯濤. 表面技術(shù). 2016(10)
[5]載釹鋅型抗菌白炭黑的抗菌性能研究[J]. 郭一婧,唐曉寧,張彬,刁開紅. 硅酸鹽通報(bào). 2016(06)
[6]微熱氣泡驅(qū)動(dòng)下的微流控理論研究[J]. 史可樟,楊劍鑫,李錫均,鄭嘉鵬,史萌,蔡祥,朱德斌,邢曉波. 華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(06)
[7]無焰純氧燃燒技術(shù)在搪瓷釉料窯爐中的應(yīng)用[J]. 劉繼雄,蔣偉忠. 玻璃與搪瓷. 2015(05)
[8]電站鍋爐空氣預(yù)熱器嚴(yán)重腐蝕的原因[J]. 侯勇,徐鋼,和圣杰,梁飛飛,劉文毅,呂劍. 腐蝕與防護(hù). 2015(10)
[9]陽極氧化法制備鋁合金表面梯度搪瓷涂層[J]. 羅婷,魏曉偉,徐磊,鄭曉宇. 西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(04)
[10]鎳基高溫合金上雙層搪瓷-陶瓷復(fù)合涂層1000℃氧化機(jī)理[J]. 沈明禮,朱圣龍,王福會(huì). 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2012(01)
碩士論文
[1]SiO2復(fù)合薄膜改性及DDS修飾的搪瓷表面疏水性能研究[D]. 伍璐璐.東華大學(xué) 2017
[2]鋁合金陽極氧化膜的制備及其性能研究[D]. 孟祥鳳.中國計(jì)量學(xué)院 2014
[3]鋼鐵表面低溫搪瓷改性研究[D]. 夏艷紅.吉林大學(xué) 2010
[4]超細(xì)錦酸鋰晶體對(duì)搪瓷密著強(qiáng)度影響機(jī)理的研究[D]. 葉佳意.東華大學(xué) 2008
[5]覆鋁鋅鋼板搪瓷的研究及其結(jié)構(gòu)表征[D]. 石王濤.東華大學(xué) 2008
本文編號(hào):3044173
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