本文關鍵詞：鋁合金有色鈦鋯膜工藝優(yōu)化及其靜電噴涂涂層附著力的研究

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【摘要】：鈦鋯轉化作為鋁合金靜電噴涂前的無鉻化學轉化技術,具有環(huán)保且耐蝕性能優(yōu)異的優(yōu)點,被認為是最有可能替代傳統(tǒng)鉻酸鹽表面處理的無鉻化方法�，F(xiàn)今所研究的鈦鋯轉化膜越趨成熟,特別是本課題組通過不斷實踐得出了綜合性能良好的有色鈦鋯工藝。但目前對鈦鋯膜后續(xù)的涂層附著力研究很少,這限制了有色鈦鋯工藝在工業(yè)上的應用。在鈦鋯膜與有機噴涂涂層的附著機理方面,目前的研究還未曾涉及。本課題主要對鋁合金型材的有色鈦鋯轉化膜及粉末靜電噴涂涂層的附著力進行研究。以課題組前期研究中,一種常溫、短時、組分簡單且溶液穩(wěn)定性能好的有色鈦鋯轉化工藝為基礎,在保證轉化膜耐蝕性的前提下,對后續(xù)的靜電噴涂涂層附著力進行研究,并探索涂層的附著機理,為工業(yè)中鈦鋯膜和靜電噴涂技術的配套應用提供一定的理論價值。首先,為了保證鈦鋯膜的良好的耐蝕性及優(yōu)異的涂層附著力,優(yōu)化出有色鈦鋯成膜最佳成膜時間為常溫下反應50s,從而得到均勻的黃色轉化膜。為了提高涂層附著力,采用單因素實驗對鈦鋯膜噴涂前的烘干溫度和烘干時間進行了優(yōu)化,得出最佳烘干溫度為100~110℃,最佳烘干時間為8~10min。在性能上,采用最佳工藝得到的鋁合金表面鈦鋯膜的腐蝕電流密度由基體的1.926μA/cm2降低到0.453μA/cm2,極化電阻Rp由4685Ω/cm2增加到38667Ω/cm2,耐腐蝕性能優(yōu)異。通過靜電噴涂的方法得到黑色光亮的有機涂層,厚度為50~60μm,附著力良好,其中涂層干、沸劃格試驗結果達到0級,經沖擊試驗的涂層無脫落、無開裂,測試結果滿足國標GB2537.4-2008的要求。其次,通過對鈦鋯膜及有機涂層的成分組織研究得出膜層結構:由SEM分析可知,鈦鋯膜表面覆蓋了一層致密均勻的轉化膜層,EDS、XRD和XPS的結果顯示鈦鋯膜主要為Al2O3、Zr O2、V2O5或其氫氧化物,Al F3、Zr F4以及Al、Ti等金屬元素與著色劑的有機絡合物組成的非晶態(tài)物質。而有機涂層的表面則由C、O、Al、S、Ca、Ti、Ba幾種元素構成。經過對鈦鋯膜和涂層內表面的SEM、EDS及截面分析得出涂層與鈦鋯膜及基體間的附著機理為化學結合。鈦鋯膜的膜層主要含有一系列由Al3+、Ti4+等較為活潑的陽離子與有機著色劑絡合形成的有機物,它們能與涂料中環(huán)氧樹脂分子中的羥基、醚基和環(huán)氧基等極性基團發(fā)生反應生成新的有機絡合物,化學鍵的連接使得涂層與鈦鋯膜的結合更加緊密,附著力也得到很大程度的增強。最后,通過熔融的粉末涂料對鈦鋯膜的潤濕性研究,得出涂料在固化過程中會經歷結聚、鋪展流平、固化三個過程,最終狀態(tài)下液態(tài)涂料對鈦鋯膜的接觸角小于90°,說明潤濕性能良好,這也決定了涂層對基體具有很強的附著力。
【關鍵詞】：鋁合金 有色鈦鋯膜 噴涂涂層 附著力
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 前言12-13
• 1.2 鋁合金鈦鋯膜研究進展13-19
• 1.2.1 鋁合金鈦鋯工藝研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 鋁合金鈦鋯膜的耐蝕性能研究17-18
• 1.2.3 鋁合金鈦鋯轉化膜機理研究18-19
• 1.3 粉末靜電噴涂技術概述19-21
• 1.3.1 靜電噴涂原理19
• 1.3.2 影響附著力的因素和機理研究19-20
• 1.3.3 鋁合金鈦鋯轉化膜涂層附著力的研究20-21
• 1.4 本課題的選題意義和目的21-22
• 1.5 本課題的研究內容22-24
• 第二章 實驗材料設備與研究方法24-32
• 2.1 實驗技術路線24-25
• 2.2 實驗材料及儀器設備25-27
• 2.2.1 實驗材料25
• 2.2.2 實驗所用儀器設備及生產廠家25-27
• 2.3 有色鈦鋯膜及靜電噴涂涂層的制備工藝27-29
• 2.3.1 前處理工藝27-28
• 2.3.2 有色鈦鋯膜的制備工藝28
• 2.3.3 有機涂層的制備工藝28-29
• 2.4 鈦鋯膜及噴涂涂層性能的測試方法29-30
• 2.4.1 鈦鋯膜耐蝕性的測試29
• 2.4.2 噴涂涂層厚度及附著力測試29-30
• 2.4.3 粉末涂料對鈦鋯膜的潤濕性能測試30
• 2.5 微觀分析測試方法30-32
• 2.5.1 轉化膜外觀及表面質量分析30
• 2.5.2 轉化膜微觀形貌及成分分析30-31
• 2.5.3 轉化膜XRD測試31
• 2.5.4 轉化膜XPS測試31-32
• 第三章 有色鈦鋯膜及噴涂涂層的制備工藝優(yōu)化32-56
• 3.1 鈦鋯膜成膜時間的優(yōu)化32-41
• 3.1.1 成膜時間對鈦鋯膜形貌的影響32-33
• 3.1.2 成膜時間對鈦鋯膜耐蝕性能的影響33-36
• 3.1.3 成膜時間對噴涂涂層附著力的影響36-41
• 3.2 鈦鋯膜烘干工藝對涂層附著力的影響41-53
• 3.2.1 鈦鋯膜烘干溫度的影響41-45
• 3.2.2 鈦鋯膜烘干時間的影響45-47
• 3.2.3 烘干時間對涂層附著力的影響機理分析47-53
• 3.3 鈦鋯膜烘干后的耐蝕性能53-54
• 3.4 本章小結54-56
• 第四章 有色鈦鋯膜及噴涂涂層的附著機理探討56-76
• 4.1 鈦鋯膜的微觀形貌、成分及結構分析56-62
• 4.1.1 鈦鋯膜表面經噴涂前后的SEM/EDS分析56-59
• 4.1.2 鈦鋯膜的組成結構分析59-62
• 4.2 有機涂層表面的形貌、成分分析62-64
• 4.3 有機涂層截面的微觀分析及附著機理探討64-67
• 4.4 有機粉末涂料對鈦鋯膜的潤濕性能研究67-73
• 4.4.1 粉末涂料在鋁合金表面成膜的過程研究68-69
• 4.4.2 粉末涂料對鈦鋯膜的潤濕性能研究69-73
• 4.5 本章小結73-76
• 全文總結與展望76-78
• 參考文獻78-83
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果83-84
• 致謝84-85
• 附件85

【參考文獻】

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