等離子體改性船體鋼表面及其對涂層結(jié)合力影響規(guī)律的研究.pdf

1、有機涂層因能在金屬表面形成一層有機膜阻止腐蝕性介質(zhì)的滲入而被廣泛的應(yīng)用于海洋環(huán)境金屬構(gòu)件的腐蝕防護中。然而，在涂層的使用過程中往往發(fā)生涂層從金屬基體上剝落的現(xiàn)象，減弱了涂層對金屬的這種防護性能。為提高涂層與金屬基體的結(jié)合力，人們通常在涂裝前進行基體表面的預(yù)處理，適宜的表面預(yù)處理技術(shù)可有效地清除金屬基體表面的污染物、疏松層，增大基體表面的粗糙度、改善涂料在基體表面上的潤濕性、提高基體表面自由能，從而增加涂層與金屬基體間的結(jié)合力。
　

2、　 本論文利用大氣壓等離子體射流技術(shù)對船體鋼表面進行改性，分別研究了大氣壓空氣等離子射流技術(shù)對船體鋼表面潤濕性能、涂層體系結(jié)合力及涂層體系耐蝕性能的影響。取得的主要研究進展和成果如下：
　　 (1)研究了大氣壓空氣等離子射流技術(shù)對船體鋼表面潤濕性能的影響。經(jīng)接觸角測試后表明，大氣壓空氣等離子體射流處理可以顯著改善船體鋼表面的潤濕性能，提高船體鋼表面自由能，并通過計算得知表面自由能的增加主要是由于極性分量(γsp)的顯著增加所致

3、。經(jīng)SEM、AFM、EDAX、FTIR、XPS等分析測試手段對大氣壓空氣等離子體射流提高船體鋼表面潤濕性能的機理進行了探索，結(jié)果表明空氣等離子體對船體鋼潤濕性能的改變，主要是通過在材料表面引入了大量極性官能團及等離子體對材料表面的清洗作用來實現(xiàn)的。對處理工藝參數(shù)優(yōu)化及時效性進行了研究，結(jié)果表明當(dāng)放電電流I=3.5A，基體與噴頭間的距離d=10mm，噴頭移動速度V=400 mm/min時，改性效果最好。此外，適當(dāng)?shù)卦黾拥入x子體的處理時間，

4、可以減弱處理效果的退化現(xiàn)象，提高保持度。
　　 (2)研究了大氣壓等離子體射流對涂層體系結(jié)合力及海水浸泡下結(jié)合力保持度的影響。經(jīng)結(jié)合力測試表明，在相同的處理條件下，適當(dāng)?shù)脑黾踊w的溫度及粗糙度，可提高涂層與基體的結(jié)合力。并由常壓海水浸泡中結(jié)合力的變化曲線可知，在浸泡的80天期間，隨浸泡時間的延長，經(jīng)空氣等離子體改性后的涂層體系結(jié)合力減小緩慢。浸泡到80天時，處理后的涂層結(jié)合力保持度維持在21％-30％，高于保持度只有13％左右的

5、未處理試樣。
　　 (3)利用中性鹽霧加速腐蝕實驗及常壓海水浸泡下的電化學(xué)阻抗(EIS)及動電位極化測試方法研究了大氣壓空氣等離子體射流對涂層體系耐蝕性的影響。結(jié)果表明：經(jīng)空氣等離子體射流處理后制備的涂層體系具有相對較好的耐鹽霧腐蝕性能，尤其是Aging time-10min試樣，在鹽霧浸泡的一個周期(1000 h)內(nèi)，僅有一個樣片出現(xiàn)了輕微的腐蝕現(xiàn)象，而未經(jīng)處理的試樣中在浸泡240 h后便有樣片表面出現(xiàn)紅銹；對于Untreat

6、ed、Aging time-10min、Aging time-30min三種涂層體系的完好涂層(相對于人工劃痕涂層)而言，在浸泡的220天中，三種涂層體系的電化學(xué)阻抗譜沒有明顯區(qū)別；對于浸泡24 h后的劃痕(0.1 mm×10 mm)涂層體系而言，處理后的涂層體系的阻抗值明顯高于未處理的，尤其是Agingtime-10min試樣的阻抗值大約為未處理試樣的10倍，經(jīng)動電位極化曲線測試，結(jié)果表明Aging time-10min陽極電流密度明