摘要: |
溶胶-凝胶(Sol-gel)技术是80年代以来新兴起的一种材料制备的湿化学合成方法,具有相对较低的制备温度和所制备材料高度的均一性和纯度等优点,现广泛应用其制备块状材料、薄膜、纤维、陶瓷涂层、粉末和各种复合材料。二氧化硅膜具有透光率高、硬度高、耐磨性好等许多优点,目前国内外采用Sol-gel法制备二氧化硅膜的报道不少,很多是复合膜,但对详细影响因素的探索却不够。另外,由于采用Sol-gel法制备二氧化硅膜的影响因素太多,各个研究者的工作重点也不尽相同,所用到的基体材料也不一。本文采用溶胶-凝胶技术在铝合金片(LF21)上镀制二氧化硅膜,以提高铝合金片的耐磨性能,对提高基体表面强度、减少磨擦损失有重要意义。
本文从溶胶-凝胶的基本概念开始,对它的基本性质、基本原理和一般制备工艺进行探讨。选取正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱水解物制备溶胶,对影响成膜的主要因素进行分析研究。首先,选择酸催化方式和浸渍提拉镀膜方式,然后确定各前驱物的用量,PH值也是一个很重要的影响因素。在镀膜之前,应先对基体材料进行必要的预处理。浸渍镀膜以后就进行离心、干燥和热处理工艺。溶胶的制备是根据在载波片上浸镀的薄膜的表面形貌进行判定,为在铝片上镀制膜层提供溶胶的配方。由于铝合金片与二氧化硅膜层的热膨胀系数相差很大等原因,使得镀制的膜层更易出现脱落现象,本文采用甲酰胺作为干燥控制化学添加剂(DCCA)以期改善这种现象。最后,使用体视显微镜、显微硬度计、电子扫描电镜等设备对膜层的界面结合、表面组织、强度与显微硬度进行相关的检测。结果表明,表面形貌得到了很大的改善,界面结合良好,显微硬度也显著提高,并且已探索出初步的制备工艺,正硅酸乙酯(TEOS)、无水乙醇(EtOH)、蒸馏水和PH值的用量如下:EtOH/TEOS=2.5(体积比);H2O/TEOS(体积比)=0.7;PH值为2~4。
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