本文關(guān)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(zhuǎn)化作為鋁合金靜電噴涂前的無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù),具有環(huán)保且耐蝕性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)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(zhuǎn)化膜越趨成熟,特別是本課題組通過不斷實(shí)踐得出了綜合性能良好的有色鈦鋯工藝。但目前對(duì)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(yīng)用。在鈦鋯膜與有機(jī)噴涂涂層的附著機(jī)理方面,目前的研究還未曾涉及。本課題主要對(duì)鋁合金型材的有色鈦鋯轉(zhuǎn)化膜及粉末靜電噴涂涂層的附著力進(jìn)行研究。以課題組前期研究中,一種常溫、短時(shí)、組分簡(jiǎn)單且溶液穩(wěn)定性能好的有色鈦鋯轉(zhuǎn)化工藝為基礎(chǔ),在保證轉(zhuǎn)化膜耐蝕性的前提下,對(duì)后續(xù)的靜電噴涂涂層附著力進(jìn)行研究,并探索涂層的附著機(jī)理,為工業(yè)中鈦鋯膜和靜電噴涂技術(shù)的配套應(yīng)用提供一定的理論價(jià)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(shí)間為常溫下反應(yīng)50s,從而得到均勻的黃色轉(zhuǎn)化膜。為了提高涂層附著力,采用單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)鈦鋯膜噴涂前的烘干溫度和烘干時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化,得出最佳烘干溫度為100~110℃,最佳烘干時(shí)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(jī)涂層,厚度為50~60μm,附著力良好,其中涂層干、沸劃格試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到0級(jí),經(jīng)沖擊試驗(yàn)的涂層無脫落、無開裂,測(cè)試結(jié)果滿足國(guó)標(biāo)GB2537.4-2008的要求。其次,通過對(duì)鈦鋯膜及有機(jī)涂層的成分組織研究得出膜層結(jié)構(gòu):由SEM分析可知,鈦鋯膜表面覆蓋了一層致密均勻的轉(zhuǎn)化膜層,EDS、XRD和XPS的結(jié)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(jī)絡(luò)合物組成的非晶態(tài)物質(zhì)。而有機(jī)涂層的表面則由C、O、Al、S、Ca、Ti、Ba幾種元素構(gòu)成。經(jīng)過對(duì)鈦鋯膜和涂層內(nèi)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(jī)理為化學(xué)結(jié)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(jī)著色劑絡(luò)合形成的有機(jī)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(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成新的有機(jī)絡(luò)合物,化學(xué)鍵的連接使得涂層與鈦鋯膜的結(jié)合更加緊密,附著力也得到很大程度的增強(qiáng)。最后,通過熔融的粉末涂料對(duì)鈦鋯膜的潤(rùn)濕性研究,得出涂料在固化過程中會(huì)經(jīng)歷結(jié)聚、鋪展流平、固化三個(gè)過程,最終狀態(tài)下液態(tài)涂料對(duì)鈦鋯膜的接觸角小于90°,說明潤(rùn)濕性能良好,這也決定了涂層對(duì)基體具有很強(qiáng)的附著力。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 有色鈦鋯膜 噴涂涂層 附著力
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(jìn)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(zhuǎn)化膜機(jī)理研究18-19
• 1.3 粉末靜電噴涂技術(shù)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(jī)理研究19-20
• 1.3.3 鋁合金鈦鋯轉(zhuǎn)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?jī)?nèi)容22-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料設(shè)備與研究方法24-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料及儀器設(shè)備25-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料25
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備及生產(chǎn)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(jī)涂層的制備工藝28-29
• 2.4 鈦鋯膜及噴涂涂層性能的測(cè)試方法29-30
• 2.4.1 鈦鋯膜耐蝕性的測(cè)試29
• 2.4.2 噴涂涂層厚度及附著力測(cè)試29-30
• 2.4.3 粉末涂料對(duì)鈦鋯膜的潤(rùn)濕性能測(cè)試30
• 2.5 微觀分析測(cè)試方法30-32
• 2.5.1 轉(zhuǎn)化膜外觀及表面質(zhì)量分析30
• 2.5.2 轉(zhuǎn)化膜微觀形貌及成分分析30-31
• 2.5.3 轉(zhuǎn)化膜XRD測(cè)試31
• 2.5.4 轉(zhuǎn)化膜XPS測(cè)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(shí)間的優(yōu)化32-41
• 3.1.1 成膜時(shí)間對(duì)鈦鋯膜形貌的影響32-33
• 3.1.2 成膜時(shí)間對(duì)鈦鋯膜耐蝕性能的影響33-36
• 3.1.3 成膜時(shí)間對(duì)噴涂涂層附著力的影響36-41
• 3.2 鈦鋯膜烘干工藝對(duì)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(shí)間的影響45-47
• 3.2.3 烘干時(shí)間對(duì)涂層附著力的影響機(jī)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(jié)54-56
• 第四章 有色鈦鋯膜及噴涂涂層的附著機(jī)理探討56-76
• 4.1 鈦鋯膜的微觀形貌、成分及結(jié)構(gòu)分析56-62
• 4.1.1 鈦鋯膜表面經(jīng)噴涂前后的SEM/EDS分析56-59
• 4.1.2 鈦鋯膜的組成結(jié)構(gòu)分析59-62
• 4.2 有機(jī)涂層表面的形貌、成分分析62-64
• 4.3 有機(jī)涂層截面的微觀分析及附著機(jī)理探討64-67
• 4.4 有機(jī)粉末涂料對(duì)鈦鋯膜的潤(rùn)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(duì)鈦鋯膜的潤(rùn)濕性能研究69-73
• 4.5 本章小結(jié)73-76
• 全文總結(jié)與展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果83-84
• 致謝84-85
• 附件85

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本文編號(hào)：944192