CN113527924B - 一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法 - Google Patents

一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113527924B
CN113527924B CN202110923171.1A CN202110923171A CN113527924B CN 113527924 B CN113527924 B CN 113527924B CN 202110923171 A CN202110923171 A CN 202110923171A CN 113527924 B CN113527924 B CN 113527924B
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium dioxide
ceramic coating
dioxide nanowire
nanowire
resistant ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110923171.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113527924A (zh
Inventor
刘雅玄
郭浦山
吴王平
张屹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN202110923171.1A priority Critical patent/CN113527924B/zh
Publication of CN113527924A publication Critical patent/CN113527924A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113527924B publication Critical patent/CN113527924B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/70—Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法，属于金属陶瓷涂层技术领域。所述涂层原料如下：纳米添加剂、陶瓷骨料、固化剂和粘结剂，其中纳米添加剂为改性二氧化钛纳米线。本发明通过热反应法制备二氧化钛纳米线，并进一步通过十七氟癸基三甲氧基硅烷对其进行改性处理后作为纳米添加剂加入到粘结陶瓷涂层中，固化得到耐腐蚀陶瓷涂层。相比于无二氧化钛纳米添加剂和同等含量的二氧化钛纳米颗粒增强陶瓷涂层，本发明的二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层，具备良好的疏水性能和抵抗电解质渗透的能力，能够延缓腐蚀介质的扩散速度，从而保护基体免受破坏和延长金属基体的使用寿命，拓宽了涂层在恶劣环境下的应用领域。

Description

一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属陶瓷涂层技术领域，尤其涉及一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法。
背景技术
单一的金属材料在抗高温氧化、抗腐蚀和抗磨损等方面存在一些问题，使用寿命和使用范围受到制约。金属表面涂覆陶瓷涂层因其综合了金属和陶瓷材料的众多优点受到越来越多的关注。
粘结陶瓷涂层，作为一种新型无机涂层，与硅酸盐无机涂层、有机涂层相比，其凭借良好的使用性能、简单的制备工艺、环保、经济和安全等优点而受到普遍关注。由于粘结陶瓷涂层制备所用粘结剂为无机粘结剂，相对于有机粘结剂，其耐腐蚀性能仍有一定差距。为了进一步获取具有优异性能的粘结陶瓷涂层，通过在粘结陶瓷涂层中植入耐腐蚀性能的功能性添加剂成为行之有效的方法之一。
纳米二氧化钛具有很高的化学稳定性、热稳定性、超亲水性、分散性，且完全可以与食品接触，已成为各国研究的热点之一。
公开号为CN111849325 A、申请号为202010611042.4的中国专利申请文献公开了一种纳米TiO2粉末超疏水涂层材料及其制备方法与应用，所述超疏水涂层材料，由以下质量份数的各组分制备而成：乙醇120份、聚氨酯80～100份、萜烯树脂10～16份、纳米TiO2粉末8～20份、硅烷偶联剂乙醇溶液1～3份、硬脂酸0.6～1.6份、硬脂酸锌1～2份、抗氧剂0.3～0.8份、聚乙烯吡咯烷酮0.5～1.5份。公开号为CN108314949 A、申请号为201810133587.1中国专利申请文献公开了一种含纳米二氧化钛的超疏水表面涂层材料及其制备方法，该方法包括如下步骤：在搅拌条件下向二氧化钛的水分散液中依次加入含氟烯烃单体、含氟甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸异辛酯、间三氟甲基苯乙酮，混合均匀后加入硅烷偶联剂和引发剂，在氮气气氛下加热至50~65℃，反应3~6小时后自然冷却，得到超疏水表面涂层材料。本发明方法制备过程简单，条件可控，得到的超疏水表面涂层与水的接触角≥153.8°，滚动角≤8.9°，符合超疏水要求。以上两种技术方案通过对纳米二氧化钛颗粒改性，制备得到了疏水性能、耐腐蚀性能优异的涂层。可以看出，二氧化钛纳米颗粒的添加可以提高陶瓷涂层的耐腐蚀性能，但是包含有哪种结构的纳米二氧化钛材料的涂层耐腐蚀性能最佳，目前仍没有定论。
发明内容
解决的技术问题：针对现有陶瓷涂层耐腐蚀性能的不足，本发明提供一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法，该方法利用二氧化钛纳米线延缓腐蚀介质的扩散速度最终达到保护金属基体的效果，增强涂层抵抗电解质的渗透能力，从而进一步提高陶瓷涂层的耐腐蚀性能。
技术方案：一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层，其原料按质量份数配比如下：纳米添加剂0.2～6份、陶瓷骨料45～60份、固化剂1～10份和粘结剂40～45份，其中纳米添加剂为改性二氧化钛纳米线。
作为优选，所述陶瓷骨料为微米级氧化铝和氧化锆，其中氧化铝的质量份数为40～55份，氧化锆的质量份数为2～6份。
作为优选，所述纳米添加剂的质量份数为4~6份。
作为优选，所述固化剂为金属氧化物固化剂，金属氧化物为氧化镁和氧化锌中的至少一种。
作为优选，所述粘结剂为磷酸二氢铝。
基于上述二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，步骤如下：
步骤一.制备二氧化钛纳米线：将二氧化钛纳米颗粒加入到10 mol/L氢氧化钠溶液中得到混合溶液A，二氧化钛纳米颗粒与氢氧化钠溶液的比值为(1~3) g：(40~60) mL，然后将混合溶液A移至聚四氟乙烯反应釜内，180~300℃保温加热15~50 小时，沉淀物用去离子水和0.5% (v/v) HCl冲洗直到清洗液pH=7，700~900℃温度下干燥2~4 小时得到二氧化钛纳米线；
步骤二.改性二氧化钛纳米线：将十七氟癸基三甲氧基硅烷加入到无水乙醇中混合均匀，十七氟癸基三甲氧基硅烷和无水乙醇的质量比为(1~3)：(97~99)，搅拌至少1 小时后得到混合溶液B，将二氧化钛纳米线加入到混合溶液B中，其中二氧化钛纳米线和十七氟癸基三甲氧基硅烷的比值为(1~3)：1，然后加热到45~50℃，在800~1200 r/min转速下搅拌处理2~3小时，反应结束后，离心、干燥得到改性二氧化钛纳米线；
步骤三.制备陶瓷涂层：将步骤二制备好的改性二氧化钛纳米线与陶瓷骨料和固化剂球磨混合，然后将粉体和粘结剂混合搅拌均匀，得到陶瓷涂层再进行梯度固化处理，从而得到二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层。
作为优选，所述二氧化钛纳米颗粒粒径为10～200 nm。
作为优选，所述步骤二中离心过程中所使用液体为无水乙醇。
作为优选，所述步骤二中改性二氧化钛纳米线粉末干燥温度为120~250℃，干燥时间为2~4小时。
作为优选，所述步骤三中梯度固化处理工艺如下：先室温固化3~12小时，然后50℃、100℃、200℃、300℃各固化0.5~2小时，随炉冷却后即可得到二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层。
上述一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层在维护船舶、冶金、核电、航空航天或石油化工中机械设备中的应用。
有益效果：(1) 本发明提供的一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及制备方法，通过引入改性二氧化钛纳米线，从而提高了涂层的耐腐蚀性能。
(2) 改性二氧化钛纳米线，由于–CF2−和 –CF3基团的存在，可以有效降低陶瓷涂层的表面自由能，使得涂层具有良好的疏水特性，有效地提高涂层的抵抗电解质渗透的能力；改性二氧化钛纳米线呈现柱状结构，在裂纹扩展路径上，可以起到很好的物理屏障作用，裂纹无法击穿二氧化钛纳米材料从而被迫中止或者改变方向，消耗一定的断裂能；添加二氧化钛纳米材料可以使陶瓷涂层变得更加致密，减少裂纹和孔洞等缺陷，进而对水，Cl-和氧气等腐蚀介质产生很好的阻隔作用。
(3) 本发明的制备方法成本低，制备工艺简单，生产效率高，产品性能好，安全性强，具有十分广阔的市场前景。
附图说明
图1二氧化钛纳米线微观形貌图，图中(a)改性前二氧化钛纳米线微观形貌图，(b)改性后二氧化钛纳米线微观形貌图；
图2二氧化钛纳米线改性前后红外光谱谱图；
图3含有二氧化钛纳米线的磷酸盐陶瓷涂层湿润角；
图4含有二氧化钛纳米线的磷酸盐陶瓷涂层极化曲线图。
具体实施方式
为了对本发明作进一步的说明，以下结合实施例对本发明提供的一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
湿润性测试：借助接触角测量仪(POWEREACH，中国)研究涂层表面润湿性，试验操作过程中液滴体积为5 µl，滴定溶液为去离子水。为确保结果的可靠性，每次试验均进行了三次重复平行测量。
电化学性能测试：使用电化学工作站(CHI660-E，中国)进行电化学试验。铂电极和在饱和KCl溶液中的Ag/AgCl电极(3M)分别作为对比电极和参比电极。试验前取陶瓷涂层面为工作面，其余面用硅橡胶进行封装绝缘。测试过程中样品浸泡在3.5 wt.%氯化钠溶液中的面积约为1 cm2。伏安偏振扫描速率为2 mV·s-1。为确保结果的可靠性，每次试验均进行了三次重复平行测量。
实施例1
本实施例中二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法如下：
(1) 通过磁力搅拌配置60 mL氢氧化钠溶液(10M)，再添加2 g二氧化钛纳米颗粒(25 nm)到氢氧化钠溶液中，磁力搅拌直至分散均匀。将溶液移至聚四氟乙烯反应釜内，并在180℃保温加热48小时；用去离子水冲洗两次沉淀物；用0.5% (v/v) HCl溶液清洗纳米线，直到清洗液pH<7，清洗液静置3小时，以保证阳离子交换完全；用去离子水冲洗纳米线，直到清洗液pH=7；将纳米线置于坩埚中，700℃加热2小时。所得二氧化钛纳米线微观形貌图如图1(a)所示。
(2) 将2 g十七氟癸基三甲氧基硅烷加入到30 mL无水乙醇中混合均匀，搅拌2小时从而充分水解氟烷基硅烷；将6 g二氧化钛纳米线加入到混合溶液中，混合溶液在45℃下搅拌2小时，得到的产物用无水乙醇洗涤三次；最后离心干燥得到改性二氧化钛纳米线，干燥温度120℃，干燥时间2小时。所得二氧化钛纳米线改性后微观形貌图如图1(b)所示，所得二氧化钛纳米线改性前后红外光谱图如图2所示。
(3) 称取陶瓷骨料、固化剂、粘结剂和上述制备的改性二氧化钛纳米线。所述陶瓷骨料、固化剂、粘结剂和改性二氧化钛纳米线的含量为：氧化铝(3.5微米)48 wt.％；氧化锆2 wt.％；氧化锌3 wt.％；磷酸二氢铝45 wt.％；改性二氧化钛纳米线2 wt.％。
(4) 使用球磨机对陶瓷骨料、固化剂和改性二氧化钛纳米线进行混料。球磨时转速为 250 r·min-1，球磨总时间为8小时，球与料的比例为 1.2：1，小球采用玛瑙小球。
(5) 对金属基体表面进行粗糙化处理和清洗预处理。首先采用粗砂纸去除其表面锈斑和表面氧化层；接着经过流水初步冲刷表面磨屑；然后通过超声波清洗机超声清洗，清洗溶液为酒精，清洗时间为30 min；最后利用吹风机干燥金属基体表面。
(6) 球磨均匀的粉末与粘结剂进行磁力混合搅拌，搅拌时间12小时。然后，通过刮涂法将混合均匀的料浆涂覆在经过处理的金属基体表面。
(7) 固化工艺为：先室温固化12小时，然后50℃、100℃、200℃、300℃各固化1小时，即可得到二氧化钛纳米线含量为2 wt.％的陶瓷涂层。
所得湿润角、极化曲线图以及极化曲线所对应的电化学参数如图3、图4和表1所示。
实施例2
本实施例中二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法如下：
(1) 通过磁力搅拌配置60 mL氢氧化钠溶液(10M)，再添加2 g二氧化钛纳米颗粒(25 nm)到氢氧化钠溶液中，磁力搅拌直至分散均匀。将溶液移至聚四氟乙烯反应釜内，并在180℃保温加热48小时；用去离子水冲洗两次沉淀物；用0.5% (v/v) HCl溶液清洗纳米线，直到清洗液pH<7，清洗液静置3小时，以保证阳离子交换完全；用去离子水冲洗纳米线，直到清洗液pH=7；将纳米线置于坩埚中，700℃加热2小时。所得二氧化钛纳米线微观形貌图如图1(a)所示。
(2) 将2 g十七氟癸基三甲氧基硅烷加入到30 mL无水乙醇中混合均匀，搅拌2小时从而充分水解氟烷基硅烷；将6 g二氧化钛纳米线加入到混合溶液中，混合溶液在45℃下搅拌2小时，得到的产物用无水乙醇洗涤三次；最后离心干燥得到改性二氧化钛纳米线，干燥温度120℃，干燥时间2小时。所得二氧化钛纳米线改性后微观形貌图如图1(b)所示，所得二氧化钛纳米线改性前后红外光谱图如图2所示。
(3) 称取陶瓷骨料、固化剂、粘结剂和上述制备的改性二氧化钛纳米线。所述陶瓷骨料、固化剂、粘结剂和改性二氧化钛纳米线的含量为：氧化铝(3.5微米)46 wt.％；氧化锆2 wt.％；氧化锌3 wt.％；磷酸二氢铝45 wt.％；改性二氧化钛纳米线4 wt.％。
(4) 使用球磨机对陶瓷骨料、固化剂和二氧化钛纳米线进行混料。球磨时转速为250 r·min-1，球磨总时间为8小时，球与料的比例为 1.2：1，小球采用玛瑙小球。
(5) 对金属基体表面进行粗糙化处理和清洗预处理。首先采用粗砂纸去除其表面锈斑和表面氧化层；接着经过流水初步冲刷表面磨屑；然后通过超声波清洗机超声清洗，清洗溶液为酒精，清洗时间为30 min；最后利用吹风机干燥金属基体表面。
(6) 球磨均匀的粉末与粘结剂进行磁力混合搅拌，搅拌时间12小时。然后，通过刮涂法将混合均匀的料浆涂覆在经过处理的金属基体表面。
(7) 固化工艺为：先室温固化12小时，然后50℃、100℃、200℃、300℃各固化1小时，即可得到二氧化钛纳米线含量为4 wt.％的陶瓷涂层。
所得湿润角、极化曲线图以及极化曲线所对应的电化学参数如图3、图4和表1所示。
实施例3
本实施例中二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法如下：
(1) 通过磁力搅拌配置60 mL氢氧化钠溶液(10 M)，再添加2 g二氧化钛纳米颗粒(25 nm)到氢氧化钠溶液中，磁力搅拌直至分散均匀。将溶液移至聚四氟乙烯反应釜内，并在180℃保温加热48小时；用去离子水冲洗两次沉淀物；用0.5% (v/v) HCl溶液清洗纳米线，直到清洗液pH<7，清洗液静置3小时，以保证阳离子交换完全；用去离子水冲洗纳米线，直到清洗液pH=7；将纳米线置于坩埚中，700℃加热2小时。所得二氧化钛纳米线微观形貌图如图1(a)所示。
(2) 将2 g十七氟癸基三甲氧基硅烷加入到30 mL无水乙醇中混合均匀，搅拌2小时从而充分水解氟烷基硅烷；将6 g二氧化钛纳米线加入到混合溶液中，混合溶液在45℃下搅拌2小时，得到的产物用无水乙醇洗涤三次；最后离心干燥得到改性二氧化钛纳米线，干燥温度120℃，干燥时间2小时。所得二氧化钛纳米线改性后微观形貌图如图1(b)所示，所得二氧化钛纳米线改性前后红外光谱图如图2所示。
(3) 称取陶瓷骨料、固化剂、粘结剂和上述制备的改性二氧化钛纳米线。所述陶瓷骨料、固化剂、粘结剂和改性二氧化钛纳米线的含量为：氧化铝(3.5微米)44 wt.％；氧化锆2 wt.％；氧化锌3 wt.％；磷酸二氢铝45 wt.％；改性二氧化钛纳米线6 wt.％。
(4) 使用球磨机对陶瓷骨料、固化剂和二氧化钛纳米线进行混料。球磨时转速为250 r·min-1，球磨总时间为8小时，球与料的比例为 1.2：1，小球采用玛瑙小球。
(5) 对金属基体表面进行粗糙化处理和清洗预处理。首先采用粗砂纸去除其表面锈斑和表面氧化层；接着经过流水初步冲刷表面磨屑；然后通过超声波清洗机超声清洗，清洗溶液为酒精，清洗时间为30 min；最后利用吹风机干燥金属基体表面。
(6) 球磨均匀的粉末与粘结剂进行磁力混合搅拌，搅拌时间12小时。然后，通过刮涂法将混合均匀的料浆涂覆在经过处理的金属基体表面。
(7) 固化工艺为：先室温固化12小时，然后50℃、100℃、200℃、300℃各固化1小时，即可得到二氧化钛纳米线含量为6 wt.％的陶瓷涂层。
所得湿润角、极化曲线图以及极化曲线所对应的电化学参数如图3、图4和表1所示。
实施例4
一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层，其原料按质量份数配比如下：纳米添加剂0.2份、陶瓷骨料49.8份、固化剂10份和粘结剂40份，其中纳米添加剂为改性二氧化钛纳米线。所述陶瓷骨料为微米级氧化铝和氧化锆，其中氧化铝的质量份数为43.8份，氧化锆的质量份数为6份。所述固化剂为金属氧化物固化剂，金属氧化物为氧化镁和氧化锌质量比1:1的混合物。所述粘结剂为磷酸二氢铝。
基于上述二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，步骤如下：
步骤一.制备二氧化钛纳米线：将二氧化钛纳米颗粒加入到10 mol/L氢氧化钠溶液中得到混合溶液A，二氧化钛纳米颗粒与氢氧化钠溶液的比值为1 g：60mL，然后将混合溶液A移至聚四氟乙烯反应釜内，180℃保温加热50 小时，沉淀物用去离子水和0.5% (v/v)HCl冲洗直到清洗液pH=7，700℃温度下干燥4 小时得到二氧化钛纳米线，所述二氧化钛纳米颗粒粒径为10～200 nm；
步骤二.改性二氧化钛纳米线：将十七氟癸基三甲氧基硅烷加入到无水乙醇中混合均匀，十七氟癸基三甲氧基硅烷和无水乙醇的质量比为1：99，搅拌1 小时后得到混合溶液B，将二氧化钛纳米线加入到混合溶液B中，其中二氧化钛纳米线和十七氟癸基三甲氧基硅烷的比值为1：1，然后加热到45℃，在1200 r/min转速下搅拌处理3小时，反应结束后，离心、干燥得到改性二氧化钛纳米线，离心过程中所使用液体为无水乙醇，改性二氧化钛纳米线粉末干燥温度为120℃，干燥时间为4小时；
步骤三.制备陶瓷涂层：将步骤二制备好的改性二氧化钛纳米线与陶瓷骨料和固化剂球磨混合，然后将粉体和粘结剂混合搅拌均匀，得到陶瓷涂层再进行梯度固化处理，从而得到二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层，梯度固化处理工艺如下：先室温固化3小时，然后50℃、100℃、200℃、300℃各固化2小时，随炉冷却后即可得到二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层。
上述一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层在维护船舶、冶金、核电、航空航天或石油化工中机械设备中的应用。
实施例5
一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层，其原料按质量份数配比如下：纳米添加剂6份、陶瓷骨料48份、固化剂1份和粘结剂45份，其中纳米添加剂为改性二氧化钛纳米线。所述陶瓷骨料为微米级氧化铝和氧化锆，其中氧化铝的质量份数为46份，氧化锆的质量份数为2份。所述固化剂为金属氧化物固化剂，金属氧化物为氧化镁和氧化锌质量比1:1的混合物。所述粘结剂为磷酸二氢铝。
基于上述二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，步骤如下：
步骤一.制备二氧化钛纳米线：将二氧化钛纳米颗粒加入到10 mol/L氢氧化钠溶液中得到混合溶液A，二氧化钛纳米颗粒与氢氧化钠溶液的比值为3 g：40 mL，然后将混合溶液A移至聚四氟乙烯反应釜内，300℃保温加热15小时，沉淀物用去离子水和0.5% (v/v)HCl冲洗直到清洗液pH=7，900℃温度下干燥2小时得到二氧化钛纳米线，所述二氧化钛纳米颗粒粒径为10～200 nm；
步骤二.改性二氧化钛纳米线：将十七氟癸基三甲氧基硅烷加入到无水乙醇中混合均匀，十七氟癸基三甲氧基硅烷和无水乙醇的质量比为3：97，搅拌2小时后得到混合溶液B，将二氧化钛纳米线加入到混合溶液B中，其中二氧化钛纳米线和十七氟癸基三甲氧基硅烷的比值为3：1，然后加热到50℃，在800 r/min转速下搅拌处理2小时，反应结束后，离心、干燥得到改性二氧化钛纳米线，离心过程中所使用液体为无水乙醇，改性二氧化钛纳米线粉末干燥温度为250℃，干燥时间为2小时；
步骤三.制备陶瓷涂层：将步骤二制备好的改性二氧化钛纳米线与陶瓷骨料和固化剂球磨混合，然后将粉体和粘结剂混合搅拌均匀，得到陶瓷涂层再进行梯度固化处理，从而得到二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层，梯度固化处理工艺如下：先室温固化12小时，然后50℃、100℃、200℃、300℃各固化0.5小时，随炉冷却后即可得到二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层。
上述一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层在维护船舶、冶金、核电、航空航天或石油化工中机械设备中的应用。
对比例0
按照实施例1的方法制备陶瓷涂层，区别在于不添加纳米添加剂改性二氧化钛纳米线，其它条件同实施例1，所得湿润角、极化曲线图以及极化曲线所对应的电化学参数如图3、图4和表1所示。
对比例1
按照实施例1的方法制备陶瓷涂层，区别在于采用二氧化钛纳米颗粒为纳米添加剂，用量为2 wt.％，其它条件同实施例1，所得湿润角、极化曲线图以及极化曲线所对应的电化学参数如图3、图4和表1所示。
对比例2
按照实施例2的方法制备陶瓷涂层，区别在于采用二氧化钛纳米颗粒为纳米添加剂，用量为4 wt.％，其它条件同实施例2，所得湿润角、极化曲线图以及极化曲线所对应的电化学参数如图3、图4和表1所示。
对比例3
按照实施例3的方法制备陶瓷涂层，区别在于采用二氧化钛纳米颗粒为纳米添加剂，用量为6 wt.％，其它条件同实施例3，所得湿润角、极化曲线图以及极化曲线所对应的电化学参数如图3、图4和表1所示。
表1
Figure 691952DEST_PATH_IMAGE002
通过湿润角和电化学试验(极化曲线分析法)对二氧化钛纳米线增强陶瓷涂层进行腐蚀行为评定。湿润角、极化曲线图以及极化曲线所对应的电化学参数如图3、图4和表1所示。由图4可知：随着二氧化钛纳米添加剂含量的增加，陶瓷涂层接触角增加。其原因是因为随着纳米添加剂的添加，陶瓷涂层的致密性得到改善。此外，二氧化钛纳米线表面存在许多羟基。通过十七氟癸基三甲氧基硅烷改性二氧化钛粉末，使得–CF2−和–CF3基团成功接枝于二氧化钛纳米线表面，进而有效地降低陶瓷涂层的表面自由能，提高其接触角。其极化曲线法得到的数据如图4和表1所示：随着二氧化钛纳米线的添加，腐蚀电流密度降低，电阻值升高。并且相比于同等含量的二氧化钛颗粒增强陶瓷涂层，本发明的二氧化钛纳米线增强陶瓷涂层耐腐蚀性能更高。由此可见，相比于无二氧化钛纳米添加剂和同等含量的二氧化钛纳米颗粒增强陶瓷涂层，本发明的二氧化钛纳米线增强陶瓷涂层，具备更好的耐腐蚀特性，从而保护金属基体免受破坏，延长金属基体的使用寿命。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层原料按质量份数配比如下：纳米添加剂0.2～6份、陶瓷骨料45～60份、固化剂1～10份和粘结剂40～45份，其中纳米添加剂为改性二氧化钛纳米线，所述制备方法的具体步骤如下：
步骤一. 制备二氧化钛纳米线：将粒径为10~200 nm的二氧化钛纳米颗粒加入到10mol/L氢氧化钠溶液中得到混合溶液A，二氧化钛纳米颗粒与氢氧化钠溶液的比值为(1~3)g：(40~60) mL，然后将混合溶液A移至聚四氟乙烯反应釜内，180~300℃保温加热15~50 小时，沉淀物用去离子水和0.5% (v/v) HCl冲洗直到清洗液pH=7，700~900℃温度下干燥2~4小时得到二氧化钛纳米线；
步骤二.改性二氧化钛纳米线：将十七氟癸基三甲氧基硅烷加入到无水乙醇中混合均匀，十七氟癸基三甲氧基硅烷和无水乙醇的质量比为(1~3)：(97~99)，搅拌至少1 小时后得到混合溶液B，将二氧化钛纳米线加入到混合溶液B中，其中二氧化钛纳米线和十七氟癸基三甲氧基硅烷的比值为(1~3)：1，然后加热到45~50℃，在800~1200 r/min转速下搅拌处理2~3小时，反应结束后，离心、干燥得到改性二氧化钛纳米线；
步骤三.制备陶瓷涂层：将步骤二制备好的改性二氧化钛纳米线与陶瓷骨料和固化剂球磨混合，然后将粉体和粘结剂混合搅拌均匀，得到陶瓷涂层再进行梯度固化处理，从而得到二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述陶瓷骨料为微米级氧化铝和氧化锆，其中氧化铝的质量份数为40～55份，氧化锆的质量份数为2～6份。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述固化剂为金属氧化物固化剂，金属氧化物为氧化镁和氧化锌中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为磷酸二氢铝。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤二中离心过程中所使用液体为无水乙醇。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤二中改性二氧化钛纳米线粉末干燥温度为120~250℃，干燥时间为2~4小时。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤三中梯度固化处理工艺如下：先室温固化3~12小时，然后50℃、100℃、200℃、300℃各固化0.5~2小时，随炉冷却后即可得到二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层。
8.权利要求1所述的方法制备的一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层在维护船舶、冶金、核电、航空航天或石油化工中机械设备中的应用。
CN202110923171.1A 2021-08-12 2021-08-12 一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法 Active CN113527924B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110923171.1A CN113527924B (zh) 2021-08-12 2021-08-12 一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110923171.1A CN113527924B (zh) 2021-08-12 2021-08-12 一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113527924A CN113527924A (zh) 2021-10-22
CN113527924B true CN113527924B (zh) 2022-08-09

Family

ID=78090968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110923171.1A Active CN113527924B (zh) 2021-08-12 2021-08-12 一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113527924B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116947535A (zh) * 2023-09-08 2023-10-27 福建省德化上古陶瓷有限公司 一种复合陶瓷涂层及其制备方法和在耐腐蚀陶瓷中的应用
CN118085804B (zh) * 2024-04-29 2024-07-19 山东沃赛新材料科技有限公司 一种烷氧基封端哑光美容收边胶及其制备方法
CN118271881B (zh) * 2024-06-04 2024-09-27 中南大学 一种镁合金防腐陶瓷浆料及其应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1915835A (zh) * 2006-07-27 2007-02-21 北京先讯东泰科技有限公司 一种制备二氧化钛纳米线的方法及由此制得的二氧化钛纳米线的用途
CN108864768A (zh) * 2018-08-09 2018-11-23 华南理工大学 一种改性纳米二氧化钛及其制备方法与在有机涂料中的应用
CN110305504A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 江南大学 一种杂化碳纳米管增强耐磨减摩陶瓷涂层及制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1915835A (zh) * 2006-07-27 2007-02-21 北京先讯东泰科技有限公司 一种制备二氧化钛纳米线的方法及由此制得的二氧化钛纳米线的用途
CN108864768A (zh) * 2018-08-09 2018-11-23 华南理工大学 一种改性纳米二氧化钛及其制备方法与在有机涂料中的应用
CN110305504A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 江南大学 一种杂化碳纳米管增强耐磨减摩陶瓷涂层及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113527924A (zh) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113527924B (zh) 一种二氧化钛纳米线增强耐腐蚀陶瓷涂层及其制备方法
CN110305504B (zh) 一种杂化碳纳米管增强耐磨减摩陶瓷涂层及制备方法
CN109761584B (zh) 一种氧化石墨烯杂化氧化铝耐腐蚀陶瓷涂层及制备方法
Rossi et al. Influence of graphene addition on the mechanical and surface properties of vitreous enamel coatings
CN114958146B (zh) 一种含有改性碳纳米管的防腐复合材料及其制备方法
CN109136992B (zh) 预焙炭阳极用石墨烯复合保护层的制备方法
CN1583889A (zh) 一种金属用耐高温节能涂料
CN111876772B (zh) 一种基于冷喷涂石墨烯-铝锌粉末复合材料的金具修复方法
CN112111188A (zh) 一种超疏水表面复合膜的制备及其在金属腐蚀防护中的应用
CN110499093A (zh) 一种绿色环保石墨烯自润滑复合涂层及其制备方法和应用
CN115181478A (zh) 一种石墨烯改性防腐涂料、其制备方法及其应用
CN115724644B (zh) 一种四氧化三铁杂化碳纳米管定向增强耐腐蚀磷酸盐粘结涂层及其制备方法与应用
CN114735994A (zh) 一种稻壳灰制备超疏水聚合物防水涂料的方法
CN110423542B (zh) 一种防腐涂料及其制备方法与应用
CN113667348A (zh) 一种防氧化防脱碳隔离粘结剂及其制备方法
CN113249025A (zh) 一种近红外快速响应精准自修复防腐涂层及其制备方法
CN108962432A (zh) 一种石墨烯导电薄膜
Shmait et al. Studies on coatings containing nano‐zinc oxide for steel protection
CN111379004A (zh) 一种提高高强钢泵头体耐磨蚀的方法
CN111235558B (zh) 耐磨耐腐蚀铝基复合材料及其制备方法
CN116554953B (zh) 一种钛合金表面抗磨减摩水分散乳液及其使用方法
CN111363399A (zh) 一种红外吸收复合涂层的制备方法
Hajiyan Pour et al. Investigation of corrosion protection performance of epoxy coatings modified by ZnO-Cr2O3 nanocomposites on mild steel surfaces
CN114525512B (zh) 一种可循环使用的钛合金镜面抛光液及其制备方法
CN118256134A (zh) 一种抗氧化耐磨涂料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant