電泳—燒結兩步法制備氧化硅涂層及性能研究.pdf

1、為解決現有溶膠-凝膠法SiO2無機膜制備工藝復雜，周期冗長，膜質量難以控制等問題，提出和研究了電泳沉積-燒結法制備SiO2無機膜工藝。本實驗以硅溶膠和乙醇硅溶膠作為電泳液，以復合電鍍鎳為打底膜的A3鋼為基體，通過正交實驗、經結合力、硬度，孔隙率和電化學測試，利用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析儀（EDS）、傅里葉紅外光譜儀（IR）等表征方法，研究了電泳制度（電泳電壓、電泳時間、電泳次數、分散介質、硅溶膠的用量）

2、和燒結制度（燒結時間和溫度）對SiO2涂層的性能和膜質量的影響。最后通過電泳沉積法和浸涂提拉法兩種涂膜方式所得涂層的表征及性能進行分析對比，來探討電泳沉積法制備氧化硅涂層的可行性。
　　以不含乙醇的硅溶膠為電泳液進行電泳沉積，經正交實驗確定優(yōu)化條件為：電泳電壓為15 V，電泳時間為20s，電泳次數為2次，燒結制度400℃，45min制備出了性能較佳的氧化硅涂層。其涂層厚度大約6μm左右，沉積量為4.33×10-4g/cm2，結合力

3、為95.02％，硬度為122HV，孔隙率為0.5個/cm2，耐磨性為0.0145g，鹽水浸泡時間長達299h。
　　以含有乙醇硅溶膠作為電泳液進行電泳沉積，所得氧化硅涂層經以上各性能測試最后得出：當在電泳電壓為5 V，電泳時間為2min，電泳次數為2次，硅溶膠在無水乙醇中的體積分數為35%，經400℃燒結45min后。可制備出符合條件的陶瓷涂層。電泳沉積乙醇硅溶膠所制備的涂層膜厚大約5μm左右，沉積量為2.94×10-4g/cm2

4、，結合力為92.13%，硬度為107HV，孔隙率為0.85個/cm2，耐磨性為0.0169g，鹽水浸泡時間長達236h。
　　硅溶膠中是否添加乙醇對電泳工藝條件的確定有很大影響，且所得涂層在各性能上也有很大差別，對以上兩種不同電泳液經電泳沉積所得涂層經SEM形貌分析，結果表明：電泳沉積不含乙醇的硅溶膠所得涂層厚度相對較厚，孔徑較小，且涂層均勻致密，而電泳沉積含乙醇的硅溶膠所得涂層表面有較多白色顆粒，增大了其涂層的粗糙度。
　

5、　最后對電泳沉積和溶膠浸涂提拉兩種涂膜方式進行了比較，考察了電泳沉積法和浸涂法對成膜效果的影響。研究結果顯示：電泳沉積法所得涂層不管是在膜質量上還是在各性能上都優(yōu)于浸涂提拉法。經 X射線衍射，涂層均在24區(qū)有一個SiO2非晶衍射峰，除此之外還有Ni峰和Fe峰；在IR譜圖中，涂層的鍵合情況基本相同；在SEM微觀形貌圖及 EDS圖譜中，電泳沉積法得氧化硅涂層厚度相對較大，孔隙較少，孔徑也明顯小于浸涂提拉法，且涂層均勻致密，連貫性好，保證了基