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对金属表面有机氟涂层的一点认识(东莞金属表面处理)

作者:admin  来源:   更新时间:2018-01-26  阅读数:195
腐蚀是指材料在各种环境作用下发生的破坏和变质,它遍及国民经济各个部门,给国民经济带来巨大损失。而耐蚀高分子材料是一类理想的防腐材料,在许多环境下能替代金属材料,不仅能解决腐蚀问题,还能抗污染,保证产品质量及生产安全,降低能耗与原材料的消耗等问题。而氟塑料是有机高分予材料中耐腐蚀性能的佼佼者,人称“塑料王”,尤其是在一般传统材料不能解决的强腐蚀、高温、低温、高纯等苛刻工艺条件下,氟塑料是防腐材料的首选材料,为化工生产解决了许多难题。
1 氟塑料涂层厚度的分析
1.1钢磷化后涂层厚度分析
我们分别在4#试样、6#试样及12#试样钢基体上进行了一、二、三层氟塑料的涂覆。
从金相显微照片中我们可以得到,4#试样的涂层厚度约为6.25~10μm,6#的试样涂层厚度约为15~17.5μm,而4#试样的涂层厚度约为27.5~25μm。因此我们可以得出,试样涂覆的次数越多,得到的涂层厚度就越厚。但是我们也可以发现,4#涂层厚度较12#涂层厚度也仅增加的十几个微米。这也表明了随着涂覆次数的增加,涂层愈加致密、均匀、光滑,也为之后的涂覆涂层的加厚增加了难度。

1.2铝合金微弧氧化处理后涂层厚度分析
我们可以来比较一下铝合金微弧氧化试样氟塑料的涂层厚度。在7#、66#试样上分别进行了一层、二层氟塑料涂覆,其截面形貌。
从金相显微照片中我们可以看到:7#试样涂层厚度约为95~100μm,7#试样涂层厚度约为105~112.5μm。因此我们也可以得出,试样涂覆的次数越多,得到的涂层厚度的越厚。但同理,随着涂覆次数的增加,由于铝合金基体上涂层非常致密、均匀、光滑,也为之后的涂覆涂层生长增加了难度。

1.3两种材料经处理后涂层厚度的比较
我们可以看出铝合金经微弧氧化处理后涂覆的涂层厚度约为钢磷化后涂层厚度的十倍左右。这说明基体形貌不仅与涂层表面质量关系密切,而且直接影响涂层的厚度。铝合金经微弧氧化处理后,表面形成了均匀、致密、交错的“火山喷射状”组织特征的孔洞,这些孔洞纵横生长,直径一般为5~7μm,乳液进入这些孔洞后,将孔洞填满与基体紧紧的交错在一起,而微弧氧化陶瓷层的厚度约为几十个微米,这样就形成一层几十微米厚的结合层,使氟塑料涂层的厚度与表面质量大大提高。

2涂层结合强度的测试
2.1压痕法测试
   涂层的硬度是涂层机械性能的重要指标。它关系到涂层的耐磨性、强度及寿命等多种功能。表面涂层的硬度可由多种方法来完成。但不同的硬度测试方法,其涂层硬度的含义也不相同。从本质上讲,测量物体硬度的方法分为两种,即静力测量法(压入法)和动力测量法。静力测量法包括布氏、洛氏、维氏硬度等;动力测量法包括锤击硬度、肖氏等。因为维氏硬度测量法适用的硬度范围及试样种类很宽,一般的浸涂、喷涂层均适用,故本实验采取维氏硬度压痕法测量,见表1-1、表1-2。
由表中我们可以看出,随着涂覆层数的增多,要想使涂层出现裂痕,所加的载荷数也要不断加大,得到的压痕尺寸也随之增大,而维氏硬度却呈减小趋势,这也就是说,随着涂覆层数的增多,试样表面的塑韧性增强而硬度降低。
对钢基体而言,它的本征硬度(HV)是115,铝合金微弧氧化陶瓷层的本征硬度(HV)是1500以上,而我们得到的复合硬度是同一涂覆层数时,钢基体氟塑料涂层复合硬度大于铝合金微弧氧化陶瓷层上氟塑料涂层复合硬度。这是由于当压痕法测维氏硬度时,压头接触到微弧氧化陶瓷层并施加力使得本身脆性很大的陶瓷层在涂层出现裂纹之前发生瞬间开裂,然而钢基体故硬度较大,但却不会发生脆性断裂,因而我们测得的复合硬度值就出现了钢基体氟塑料涂层复合硬度大于铝合金微弧氧化陶瓷层上氟塑料涂层复合硬度[6]。

2.2弯曲强度和剪切强度法测试
我们曾尝试用弯曲强度测试法和剪切强度测试法测试氟塑料涂层的结合强度。用弯曲强度测试法测试涂层结合力时,由于氟塑料涂层的塑韧性非常好,试样的受力部分弯曲变形已经达到的夹具所能达到的极限,但涂层几乎完好无损。
用剪切强度法测试涂层的结合强度时,我们先用粘接剂(AB胶、502胶)将试样两边粘在两段锯条上进行拉伸试验。但是由于氟塑料具有很强的抗粘性,与胶体不亲和,故在施加一定的载荷时之后,胶层首先出现开裂,而氟塑料涂层没有被破坏。由于的时间和一些客观因素的限制,无法将本次实验进行下去,对此我对测试涂层结合强度提出以下建议:
a、使用氟塑料的专用粘接剂粘接试样
b、将两试样同时浸入氟塑料乳液中两面对粘,使两试样中存在一层乳液,再进行烧结,用氟塑料将试样粘接在一起,这样再进行拉伸试验。

3结论
通过对钢基体上及铝合金微弧氧化基体上氟塑料涂层的涂覆工艺和各项性能的研究,可以得出以下几点结论:利用浸涂法可在微弧氧化预处理铝合金表面和磷化预处理钢表面获得均匀致密的氟塑料涂层,涂层厚度分别为120μm和20μm。
钢磷化基体和铝合金微弧氧化基体上都可以附着氟塑料,由于铝合金微弧氧化基体表面的致密孔洞,较钢基体表面的孔深而且均匀,因而钢基体与铝合金微弧氧化基体结合的更加紧密,故铝合金微弧氧化基体上氟塑料涂层的厚度要大于钢基体氟塑料涂层的厚度。
用压痕法和三点弯曲法难以测试有机氟涂层与铝合金和钢基体的结合强度。


                      文章源自:东莞金属表面处理        

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