文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
纳米颗粒掺杂有机-无机复合涂层制备与性能研究
姓名:李恒
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:李澄
2011-03
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
金属因其具有硬度高、延展性优良等性能被广泛应用于各行各业,但是由于自身存在一定
的缺陷,导致在实际使用过程中易受到服役环境的作用而发生腐蚀。因此,研究金属的腐蚀防
护技术具有非常重要意义。本文首先介绍了目前金属防腐的常用方法,以及复合涂层的制备技
术。重点对溶胶-凝胶法制备复合涂层进行了论述。并且根据溶胶-凝胶技术提出了本文的研究
方案。
本文采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)、去离子水(H2O)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷
(KH550)为主要原料,乙酸(HAc)为催化剂制备了TEOS/KH550杂化溶胶,通过浸渍-提拉法
在铝合金(LY12)基体表面制备了TEOS/KH550杂化涂层。通过腐蚀电化学测试、扫描电镜(SEM)
分析、热性能分析、附着力测试等方法对杂化涂层进行了测试和分析,表明KH550的加入,能
够较为明显的提高杂化涂层的性能,使其对铝合金基体的防护性得到较大的提高,腐蚀电流密
×10-9A/cm2,×10-5 A/cm2降低了四个数量级。
为了进一步改善涂层的性能,在 TEOS/KH550 杂化溶胶的基础上掺杂纳米 SiO2、纳米 TiO2
和羟基化的多壁碳纳米管(Ts-OH)制备成纳米颗粒掺杂有机-无机复合涂层。通过红外
光谱测试,表明纳米粒子参与涂层内部的键合,形成了致密性良好的复合涂层。通过腐蚀电化
学测试、SEM 分析、硬度测试和附着力测试等方法对复合涂层进行了测试分析,表明纳米 SiO2
添加量为 %、纳米 TiO2 添加量为 %和 Ts-OH 添加量为 %制备的三种复合涂
层性能最佳。
为了改善复合涂层的疏水性能,在上述三种复合涂层的基础上,利用不同种类的修饰剂对
三种复合涂层进行表面修饰。通过水接触角测试表明,十七氟癸基三甲氧基硅烷对改善复合涂
层的疏水性能效果最好,使其接触角分别达到 °、°和 °。腐蚀电化学测试结
果表明,经过十七氟癸基三甲氧基硅烷修饰的复合涂层依然具有良好的防护性。
关键词:复合涂层,碳纳米管,耐腐蚀性能,纳米二氧化硅,纳米二氧化钛,疏水性

I
纳米颗粒掺杂有机-无机复合涂层制备与性能研究
Abstract

Metals are one of the very important material families which is widely applied in industries
because of their hardness, better ductility and other preferred performance. But they frequently easy to
be corroded in service environment for themselves’ flaws. Therefore, the development of metal
corrosion protection technology is of great significance. As introduction, common methods of metal
corrosion protection and technologies of coating preparation are briefly reviewed in this paper, and the
method of making coatings with sol-gel route is especially discussed. The research works are
proposed based on the application and development of sol-gel technique.
In this research work, the main precosors of sol-gel method include tetraethoxysilane (TEOS)
and γ-aminopropyl triethoxysilane (KH550), and acetic acid as the catalyst for the formation of
TEOS/KH550 hybr