銅合金分火器表面耐高溫防腐涂層新材料的研究.pdf

1、燃氣灶具銅合金分火器在使用過程中其外圍工作溫度較高，火焰溫度可達500oC，表面防護層在高溫下易發(fā)生氧化變色與涂層剝落。利用溶膠-凝膠法制備液體涂層材料對基體進行防護，薄膜優(yōu)異的物理化學(xué)性能，能延緩基體表面的失效，減緩分火器表面孔洞在高溫下的縮小與變形等，從材料防護角度來提升分火器的使用安全性。涂層防護層具有一定的隔熱能力，很好的將燃氣燃燒的熱量輻射回加熱區(qū)，降低熱量的損耗，一定程度上提升燃氣的燃燒效率。溶膠-凝膠法制備涂層薄膜有著廣闊

2、的應(yīng)用前景。
　　本文針對銅合金分火器表面涂層對耐高溫和耐腐蝕的雙重要求,利用金屬的腐蝕與防護原理，研究一種水性功能涂料。選用甲基三甲基硅氧烷（MTMS）作為涂層薄膜的主要材料，分析了不同顏填料的種類、百分比含量、填料與MTMS水解液混合后通過燒結(jié)作用成膜在基體表面,對基體表面耐高溫和防腐蝕性能的影響。涂層材料內(nèi)各組成物質(zhì)的配方進行優(yōu)化，從而獲得最佳的耐高溫和防腐蝕效果。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　(1)研究不同物質(zhì)的量

3、之比的MTMS、蒸餾水、硅溶膠的水解過程，通過溶液電導(dǎo)率的變化趨勢來判斷MTMS與水的反應(yīng)程度，對銅基體進行涂覆處理并燒結(jié)固化獲得薄膜層并進行附著力測試，繪制同物質(zhì)的量之比的涂層與附著力之間的關(guān)系，確定最佳配制比例。在此基礎(chǔ)上,分別研究不同實驗條件下MTMS的水解程度,成膜后與基體的附著力主要影響因素包括溶液中的溶劑含量（甲醇）、水解溫度和溶液pH值。當(dāng)甲醇含量與MTMS的物質(zhì)的量之比為1:1，溶液pH為6，水解溫度控制在30oC時,涂

4、層薄膜附著力最好。
　　(2)使用MTMS、蒸餾水、硅溶膠為主要成膜制劑材料，并輔助添加一定量的填料，從而改性涂層薄膜的使用性能，通過單因素實驗法分步對涂層材料中添加炭黑色漿、TiO2、Fe3O4等無機顏填料，選定各顏填料的最佳用量，獲得最佳質(zhì)量表面的涂層液體。添加納米TiO2提高涂層薄膜表面疏水性，涂層表面疏水角度從95o提升到105.49°。并經(jīng)透射電鏡對制備完成的材料的各組成物質(zhì)的粒徑大小分布規(guī)律進行分析，對粒子直徑進行擬合

5、，符合對數(shù)正太分布。
　　(3)最后研究在(2)中制備的涂料在 H65銅合金分火器表面的性能。涂層材料噴涂在銅基體表面，經(jīng)過燒結(jié)形成薄膜，其耐熱震性能主要與基體表面毛化程度（噴砂粒徑）、涂層厚度、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間有關(guān)。實驗結(jié)果表明銅合金表面經(jīng)10~30目砂毛化處理，涂層厚度控制在20~30μm，燒結(jié)時間在20min，燒結(jié)溫度在220oC時獲得的涂層薄膜耐熱震性能最好，在500 oC下的水冷熱震次數(shù)可達32次。在耐熱震性能實驗的基