电泳沉积氧化铝陶瓷涂层的制备及耐腐蚀性能
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高纯氧化铝陶瓷的制备及应用简介
高纯氧化铝陶瓷是以高纯超细氧化铝粉体(晶相主要为α-Al2O3)为主要原料组成的重要陶瓷材料。
高纯氧化铝陶瓷因具有机械强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀等优良性能而受到人们的广泛关注。
1.高纯氧化铝陶瓷的制备
高纯氧化铝陶瓷的制备对原始粉体的要求较高,一般是以纯度>99.99%晶相为α相的氧化铝粉为主要原料。
高纯超细氧化铝粉体的特征决定了最终制备高纯氧化铝陶瓷的性能。
在高纯氧化铝粉体的制备过程中,要求粉体的纯度高,颗粒尺寸小且分布均匀,粉体活性高,并且团聚程度低。
这样可在相对较低的温度下制得高纯氧化铝陶瓷。
因此,为制备高纯氧化铝陶瓷,首先要制备出高纯氧化铝粉体。
(一)高纯氧化铝粉体的制备
目前,高纯超细氧化铝粉体主要有改良拜耳法、氢氧化铝热分解法、沉淀法、活性高纯铝水解法等制备方法。
a.改良拜耳法
拜耳法是工业上常用的制备氧化铝粉体的方法。
利用该方法制备氧化铝的过程中,由于原料铝酸钠中含有大量的Si、Fe、K、Ti等杂质,使得制备的氧化铝粉体纯度有所降低。
在传统制备工艺的基础上,对铝酸钠及结晶后的氧化铝进行脱杂处理,制备了纯度相对较高的氧化铝粉体,这种方法即为改良拜耳法。
该方法所用的原料主要为铝酸钠,来源广泛,整个过程中不会产生污染。
但是由于其制备工艺相对复杂,导致氧化铝生产效率低,从而限制了。
99氧化铝陶瓷材料参数一、导言陶瓷材料在现代工业中扮演着极为重要的角色,它们被广泛应用在高温、高压、高速等极端环境下。
99氧化铝陶瓷材料是一种常见的高温材料,具有很高的硬度、抗腐蚀性和高温稳定性。
本文就介绍这种材料的各项参数。
二、密度99氧化铝陶瓷材料的密度约为3.90 g/cm³。
相比于其他材料而言,它具有较高的密度,这也是其硬度、抗磨性和高温稳定性的保障。
三、硬度99氧化铝陶瓷材料的硬度非常高,它的Vickers硬度在1700-2000之间,可以与钢铁相比拟。
这种高硬度决定了它的抗磨性和耐腐蚀性。
四、热膨胀系数99氧化铝陶瓷材料的热膨胀系数非常低,它的线性热膨胀系数约为7.2×10⁻⁶/℃。
这种低的热膨胀系数使得99氧化铝陶瓷材料在高温下具有较好的稳定性,并且在进行高温加工时不易出现变形问题。
五、导热性99氧化铝陶瓷材料的导热性能较差,它的导热系数一般在20-25W/(m·K)之间。
这意味着它可以在高温环境下长时间保存热量,适用于短时间内高热能释放的场合。
六、电绝缘性能99氧化铝陶瓷材料具有很高的电绝缘性能,它的导电率非常低,只有10⁻¹⁴S/cm。
这种特性使其在高压电器、电容器、绝缘耐压等方面具有广泛的应用。
七、抗腐蚀性99氧化铝陶瓷材料极具抗腐蚀性,它可以在强酸、强碱、高温和潮湿环境下表现出优异的耐腐蚀性。
因此,它在航空航天、制药、化工以及电力等行业中得到了广泛的应用。
八、阻燃性能99氧化铝陶瓷材料具有很好的阻燃性能,可以自熄,不会在高温下燃烧。
这种特性使得它在电器、储能、新能源、石油化工等领域的应用更加广泛。
九、结论99氧化铝陶瓷材料具有硬度高、热稳定性好、抗腐蚀能力强、耐高温性以及良好的电绝缘特性等一系列优良性能。
由于这些特性的存在,99氧化铝陶瓷材料在科学技术、工程技术和制造业等领域得到了越来越广泛的应用。
不同氧化铝陶瓷介绍氧化铝陶瓷是一种重要的工程陶瓷材料,具有优异的物理和化学性质。
不同类型的氧化铝陶瓷在应用领域和性能上存在差异。
本文将介绍几种常见的氧化铝陶瓷,包括高纯氧化铝陶瓷、氧化铝陶瓷涂层和氧化铝陶瓷微粉。
高纯氧化铝陶瓷特点•高纯度:高纯氧化铝陶瓷的氧化铝含量通常在99.9%以上,具有极高的纯度。
•耐高温:高纯氧化铝陶瓷具有优异的耐高温性能,可在高温环境下长时间稳定工作。
•耐腐蚀:高纯氧化铝陶瓷对酸、碱等化学物质具有较高的耐腐蚀性。
•绝缘性:高纯氧化铝陶瓷具有良好的绝缘性能,可用于电气绝缘材料。
应用•电子器件:高纯氧化铝陶瓷可用于制作电容器、绝缘子等电子器件。
•热障涂层:高纯氧化铝陶瓷可用于热障涂层,提高发动机等高温设备的工作效率。
•光学器件:高纯氧化铝陶瓷可用于制作透镜、反射镜等光学器件。
氧化铝陶瓷涂层特点•耐磨性:氧化铝陶瓷涂层具有良好的耐磨性,可用于表面保护和增加材料的硬度。
•耐腐蚀:氧化铝陶瓷涂层对酸、碱等化学物质具有较高的耐腐蚀性。
•导热性:氧化铝陶瓷涂层具有较好的导热性能,可用于散热器等热管理应用。
应用•汽车发动机:氧化铝陶瓷涂层可用于汽车发动机的活塞环、气缸套等部件,提高耐磨性和耐腐蚀性。
•刀具涂层:氧化铝陶瓷涂层可用于刀具的刀片,提高切削性能和使用寿命。
•电子封装:氧化铝陶瓷涂层可用于电子元件的封装,提供良好的绝缘和保护性能。
氧化铝陶瓷微粉特点•纳米级颗粒:氧化铝陶瓷微粉的颗粒尺寸通常在纳米级别,具有较大的比表面积和特殊的物理性质。
•高强度:氧化铝陶瓷微粉具有较高的强度和硬度,可用于增强复合材料的性能。
•良好的分散性:氧化铝陶瓷微粉在溶液中具有良好的分散性,可用于制备高性能的纳米复合材料。
应用•纳米复合材料:氧化铝陶瓷微粉可用于制备高强度、高硬度的纳米复合材料,广泛应用于航空航天、汽车等领域。
•催化剂:氧化铝陶瓷微粉可用于制备催化剂,用于催化反应和环境净化。
•生物医学材料:氧化铝陶瓷微粉可用于制备生物医学材料,如人工骨骼、人工关节等。
氧化铝陶瓷粉末氧化铝陶瓷粉末是一种重要的陶瓷材料,具有许多优良的性能和广泛的应用领域。
本文将从氧化铝陶瓷粉末的制备、性能特点以及应用领域等方面进行介绍。
一、氧化铝陶瓷粉末的制备氧化铝陶瓷粉末的制备方法主要包括化学法、物理法和溶胶-凝胶法等。
其中,化学法主要通过溶胶-凝胶法、水解法、燃烧法等将金属铝或其化合物转化为氧化铝粉末。
物理法主要通过高温煅烧金属铝粉末或氢氧化铝粉末得到氧化铝粉末。
溶胶-凝胶法是一种常见的制备氧化铝陶瓷粉末的方法,其优点是制备工艺简单、成本低廉,能够得到高纯度、细颗粒、均匀分散的氧化铝粉末。
1. 高温稳定性:氧化铝陶瓷粉末具有较高的熔点和热稳定性,能够在高温下保持稳定的物理和化学性能。
2. 优良的机械性能:氧化铝陶瓷粉末具有高硬度、高强度和耐磨性,能够承受较大的机械应力和摩擦。
3. 优异的绝缘性能:氧化铝陶瓷粉末具有良好的绝缘性能,能够有效隔离电流和热量。
4. 良好的化学稳定性:氧化铝陶瓷粉末在常温下具有良好的化学稳定性,不受酸、碱等化学物质的侵蚀。
5. 轻质高强度:氧化铝陶瓷粉末具有较低的密度和高的强度,使得制品具有轻质高强度的特点。
三、氧化铝陶瓷粉末的应用领域1. 电子器件:氧化铝陶瓷粉末可以用于制备电子陶瓷基板、封装材料等,具有优异的绝缘性能和高温稳定性,能够满足电子器件对高性能陶瓷材料的要求。
2. 磨料磨具:氧化铝陶瓷粉末可以制备高硬度的磨料和磨具,广泛应用于机械加工、磨削、抛光等领域。
3. 高温材料:氧化铝陶瓷粉末具有优异的高温稳定性和耐热性,可以制备高温窑具、隔热材料等,广泛应用于冶金、化工等领域。
4. 生物医学:氧化铝陶瓷粉末可以用于制备人工关节、牙科修复材料等,具有良好的生物相容性和机械性能。
5. 其他领域:氧化铝陶瓷粉末还可以应用于光学、纺织、航空航天等领域,满足不同领域对陶瓷材料的需求。
氧化铝陶瓷粉末作为一种重要的陶瓷材料,具有多种优良的性能和广泛的应用领域。
以下是99.6%氧化铝陶瓷的一些常见参数:
化学成分:
氧化铝含量:约99.6%
其他杂质含量:通常在较低的水平,如钙、铁、钠等杂质含量较低
密度:约3.85 g/cm³
抗压强度:通常在300-400 MPa之间
弯曲强度:通常在300-400 MPa之间
硬度:通常在HV 1400-1600之间(Vickers硬度)
热导率:约25-35 W/(m·K)
热膨胀系数:约8-10×10^(-6)/°C
绝缘性能:具有优良的绝缘性能,可在高温和高电场条件下保持绝缘性能
耐高温性能:可在高温环境下长期稳定使用,可耐受高温至约1700°C
请注意,以上参数仅为一般参考值,具体的99.6%氧化铝陶瓷参数可能会根据不同的生产工艺和规格要求有所不同。
在实际应用中,建议参考供应商提供的技术规格书或产品数据表,以获取更准确和详细的参数信息。
氧化铝陶瓷标准2023一、氧化铝陶瓷简介嘿呀,咱今天来好好唠唠这氧化铝陶瓷。
氧化铝陶瓷啊,那可是一种相当厉害的陶瓷材料哟!它是以氧化铝(Al₂O₃)为主要原料制成的,在好多领域都有广泛的应用呢。
比如说在电子行业,它能凭借自身优秀的绝缘性能大显身手;在机械领域,它的高硬度和耐磨性能又能让各种零部件更加耐用。
二、2023年氧化铝陶瓷的成分标准1、氧化铝含量氧化铝的含量那可是关键哟!一般来说,普通的氧化铝陶瓷中氧化铝含量在75% - 95%左右。
要是含量在95%以上的,那就是高纯度的氧化铝陶瓷啦,这种陶瓷的性能往往更加优异,像硬度、耐磨性、耐高温性等都会更上一层楼呢。
比如说在一些高温炉具的部件中,就常常会用到高纯度的氧化铝陶瓷,因为它能在高温环境下稳稳当当的,不会轻易变形或损坏。
2、杂质含量杂质这玩意儿可不能小瞧,它对氧化铝陶瓷的性能影响可不小。
像铁、钛、钠等杂质的含量得严格控制。
比如说铁杂质,要是含量超标了,可能会让陶瓷的颜色发生变化,还可能影响它的电性能呢。
一般来说,杂质的总含量要控制在一定的范围内,具体的数值会根据不同的应用场景有所不同哦。
三、2023年氧化铝陶瓷的性能标准1、硬度标准氧化铝陶瓷的硬度那是相当不错的。
按照洛氏硬度来衡量的话,普通的氧化铝陶瓷硬度能达到HRA80 - 90左右,而高纯度的氧化铝陶瓷硬度可能会更高哦。
这硬度高了有啥好处呢?就好比给它穿上了一层坚硬的铠甲,让它在摩擦、磨损等恶劣环境下也能坚强应对,延长使用寿命。
2、密度标准密度也是个重要指标哟。
一般来说,氧化铝陶瓷的密度在 3.5 - 3.9g/cm³之间。
密度合适了,陶瓷的结构才会更加致密,性能也会更加稳定。
要是密度太低,可能会导致陶瓷内部存在一些气孔,影响它的强度和其他性能;要是密度太高呢,又可能会增加生产成本,还可能会让陶瓷变得太脆。
四、2023年氧化铝陶瓷的外观标准1、表面平整度氧化铝陶瓷的表面得平整光滑才行呀。
陶瓷涂层工艺技术陶瓷涂层工艺技术是一门应用广泛的表面改性技术,被广泛应用于制造业中。
通过涂覆陶瓷涂层可以改善材料的表面性能,提升其耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能。
下面,我将为大家介绍一下陶瓷涂层工艺技术。
首先,陶瓷涂层工艺技术的核心是选择合适的陶瓷材料。
常用的陶瓷材料有氧化铝、氮化硅、碳化硅等。
在选择陶瓷材料时,需要考虑涂层所需的具体性能要求以及材料的成本、加工难度等因素。
其次,陶瓷涂层的制备涉及到多种工艺技术,其中最常用的是物理气相沉积技术,如物理气相沉积、磁控溅射等。
物理气相沉积技术通过将陶瓷材料先蒸发成气体,然后在基体表面进行沉积,形成致密的涂层。
这种工艺具有涂层致密度高、结合力强的优点,适用于高要求的工艺场合。
此外,还有化学气相沉积技术。
这种技术是在高温条件下,将陶瓷材料的前驱体加热分解,生成陶瓷颗粒并在基体表面进行沉积。
化学气相沉积技术操作简单,适用于大面积、复杂形状的基体涂层。
对于一些特殊需求的涂层,还可以采用其他工艺技术,如电化学沉积、喷涂等。
电化学沉积技术是通过电流在液相中将陶瓷材料离子沉积到基体表面,形成涂层。
这种工艺技术操作简单、成本低,适用于大规模生产。
喷涂技术则是将陶瓷材料粉末通过特殊设备喷射到基体表面,通过烧结等方法固化成涂层。
这种工艺技术适用于复杂形状的基体涂层。
最后,制备完涂层后,需要进行涂层性能的检测和评价。
常用的涂层性能测试方法有硬度测试、摩擦磨损测试、抗腐蚀性测试等。
通过这些测试可以评价涂层的性能是否满足要求,并根据需要进行优化。
综上所述,陶瓷涂层工艺技术是一门应用广泛的改性技术,可以显著提升材料的表面性能。
制备好的陶瓷涂层可以用于刀具、航空航天、冶金等领域。
随着科技的发展,陶瓷涂层工艺技术将会继续向更高性能、更复杂形状的涂层发展。
工业陶瓷电泳沉积成型的工艺原理及过程
随着技术的不断发展,工业陶瓷已经广泛的应用于化工、机械制造、生物医学等各个领域,并随着性能的提升逐步扩大应用范围,随之的成型工艺也越来越多,下面科众陶瓷为大家带来工业陶瓷电泳沉积成型的工艺原理及过程
1. 工业陶瓷电泳沉积成型的工艺原理
电泳沉积的基本原理是:由于分散于悬浮液中的粒子是带电的,在电场作用下必须发生定向移动,根据DLVO理论,电解质浓度的增加可以诱发胶体体系的聚沉。
在外加电场的作用下可使电极附近的电解质浓度增加,其结果相当于降低了电极附近的电位,从而使粒子在作为电极的试样表面发生絮凝。
电沉积一般不能直接使涂层与基体产生牢固地结合,通常沉积后还需要进行后续热处理来强化涂层与基体的结合力。
碳化硅陶瓷环
(1)工业陶瓷电泳沉积成型的工艺过程
电泳沉积工艺包括制备稳定的悬浮液,悬浮液中颗粒之间的相互作用,颗粒在电场下的定向运动和在电极上的沉积过程。
①制备稳定的悬浮液
制备含有原料粉体的稳定的悬浮液是电泳沉积的前提。
电泳沉积料浆的悬浮和稳定原理与注浆成型料浆及原位凝固成型料浆的稳定原理是相同的。
②电泳沉积过程
悬浮液中的固体颗粒之所以在电极上沉积,主要是由于电极附近电解质浓度升高而发生颗粒絮凝.其结果使电极附近的电位降低。
荷电的固体颗粒在电极表面发生电化学氧化还原反应,变成电中性,从而沉积在电极上而静止。
电沉积的速率对于沉积厚度的控制非常重要。
Hamaker提出了电泳沉积物质量与悬浮液的浓度、沉积时间、沉积电极表面积和沉积电场强度成正比。
【电沉积技术】电泳沉积氧化铝陶瓷涂层的制备及耐腐蚀性能王志义,管相杰(青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042)摘要:以氧化铝溶胶为前驱体,采用电泳沉积和低温煅烧法在低碳钢基体上制备了氧化铝陶瓷涂层,并对其成分、表面形貌及耐蚀性进行了研究。结果表明,将低碳钢片置于以乙醇作为分散介质的0.45mol/L氧化铝溶胶中,在60V恒电位下沉积180s后,再于马弗炉中700°C下煅烧5min,所制得的氧化铝陶瓷涂层在2mol/L盐酸溶液中具有良好的耐蚀性。关键词:氧化铝溶胶;电泳沉积;陶瓷涂层;制备;表面形貌;耐蚀性中图分类号:TQ174.7文献标识码:A文章编号:1004–227X(2007)09–0001–04Preparationandcorrosionresistanceofelectrophoretically-depositedAl2O3ceramiccoating∥WANGZhi-yi,GUANXiang-jieAbstract:Al2O3ceramiccoatingswerepreparedonmildsteelsubstrateswithaluminasolasprecursorbyelectro-phoreticdepositionandlow-temperaturesintering.Thecomposition,surfacemorphologyandcorrosionresistanceofthepreparedcoatingswerestudied.TheresultsshowedthattheAl2O3ceramiccoatingpreparedbyelectrophoresisina0.45mol/LAlOOH/ethanolsolat60Vfor180sfollowedbysinteringinmufflefurnaceat700°Cfor5minhasgoodcorrosionresistancein2mol/LHClsolution.Keywords:aluminasol;electrophoreticdeposition;ceramiccoating;preparation;surfacemorphology;corrosionresistanceFirst-author’saddress:CollegeofMaterialsScienceandEngineering,QingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266042,China1前言随着现代科学技术的发展,陶瓷/金属复合材料受到了世界各国研究人员的高度重视。与单一的金属或陶瓷材料相比,陶瓷/金属复合材料能将金属材料的强韧性、易加工性和陶瓷材料的高耐蚀、高耐磨等特点有机地结合起来,发挥两类材料的综合优势,从而满足产品对结构性能和环境性能的需要[1]。陶瓷/金属复合材料的制备方法较多,如热喷涂法、高温自蔓延法、气相沉积法、电泳沉积法等。与其它技术相比,电泳沉积技术有许多优点:(1)有利于增强金属基体与陶瓷涂层之间的结合力,避免高温过程引起的脆裂;(2)可在各种形状的基体表面制备均匀的陶瓷沉积层;(3)设备简单,操作方便,工艺参数易于控制。基于以上优点,电泳沉积技术具有广阔的应用前景[2-5]。本文通过电泳沉积技术制备氧化铝陶瓷涂层。首先采用无机盐做前驱体制备氧化铝溶胶,然后利用溶胶的电泳特性,在金属基体上沉积氧化铝溶胶颗粒,沉积所得的样品经低温煅烧后得到氧化铝涂层。初步探讨了电泳沉积过程,对涂层的表面形貌及成分进行了表征,考察了不同制备条件对氧化铝涂层耐蚀性的影响。2实验部分2.1实验材料及试剂阳极为分析纯铝片,阴极为低碳钢片,尺寸均为60mm×20mm×1mm。实验所用试剂有盐酸、乙醇、氨水、硝酸、硝酸铝、碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、亚硫酸钠、碳酸氢钠和六次甲基四胺(均为分析纯)。
实验仪器包括QJ3005XII型直流稳压电源(宁波求精电子电气厂)、KSX型快速升温电炉(湘潭仪器仪表厂)、D/max-IIX射线衍射仪(日本理学株式会社)、JSM-6700F场发射扫描电子显微镜(日本电子公司)、JS94H型微电泳仪(上海中晨科技公司)。2.2极板材料的预处理在进行电泳沉积之前,极板材料需先用酸/碱洗溶液进行预处理,以除去其表面的氧化物及油污。2.2.1溶液配制酸洗溶液:%(质量分数)盐酸+5L六次甲基四胺。收稿日期:2007–06–22修回日期:2007–07–03作者简介:王志义(1969–),男,山东淄博人,博士,教授,主要从事纳米陶瓷及复合材料的研究。作者联系方式:()@63。120g/Emailshuimu1.com电泳沉积氧化铝陶瓷涂层的制备及耐腐蚀性能碱洗溶液:50g/L氢氧化钠+30g/L磷酸钠+20g/L碳酸钠+7g/L亚硫酸钠。2.2.2极板预处理过程利用酸洗溶液清除极板表面的氧化物。室温下,将极板分别浸入酸洗溶液中,阳极的处理时间为3~5min,阴极的处理时间为25~30min。酸洗后,置于丙酮中超声清洗10min后进行碱洗处理,以清除表面的油污。将极板分别浸入碱洗溶液中,在85°C的水浴中浸泡3~5min。碱洗后,置于丙酮中超声处理10min后待用。2.3氧化铝溶胶的制备在室温及强力搅拌的条件下,将质量分数为2.5%的氨水溶液缓慢滴加到质量分数为25%的硝酸铝溶液中,控制反应结束时的溶液pH为9~10,得到AlOOH悬浊液。对此悬浊液进行抽滤后,将所得的沉淀物加入乙醇中搅拌分散,再缓慢滴加2mol/L的硝酸溶液至溶胶能稳定分散。滴加结束后,继续搅拌15min。在85°C下,将上述混合溶液恒温回流30min,即得到以乙醇为分散介质的AlOOH溶胶。用同样的方法制备以水为分散介质的氧化铝溶胶。制备的溶胶在紫外线照射下能够观察到丁达尔现象。将溶胶调整到稳定分散的pH后,可置放3个月而无沉淀产生。2.4氧化铝陶瓷涂层的制备采用双阳极夹单阴极的夹层结构(极板间距为2cm),将极板置于自制的电泳槽中以60V进行恒电位电泳沉积。沉积后的钢片置于硅胶干燥器中室温干燥1h,然后在马弗炉中按设定的烧成制度进行煅烧,即得到氧化铝陶瓷涂层。2.5氧化铝陶瓷涂层的性能测试采用D/max-IIX射线衍射仪对涂层的成分进行分析,采用JSM-6700F场发射扫描电子显微镜对涂层的表面形貌及元素分布进行分析,采用JS94H型微电泳仪测定溶胶的Zeta电位。煅烧后的样品置于2mol/L盐酸中浸泡后,采用失重法来分析涂层的耐蚀性,根据01()/()vmmSt=计算腐蚀速率。其中,v为腐蚀速率(g/(m2h)),0m为试样腐蚀前的质量(g),1m为试样腐蚀后的质量(g),S为试样面积(m2),t为腐蚀时间(h)。3结果与讨论3OO溶胶的电泳沉积在电场作用下,溶胶的胶粒在溶液中作定向运动,称为电泳。胶粒在电场中的运动方向与胶粒本身所带电荷有密切关系,而胶体颗粒所带电荷往往与溶胶的pH有关。Zeta电位值在一定程度上可以反映分散体系的稳定性。根据胶体化学理论,只有当Zeta电位绝对值大于30mV的分散体系才可能成为较稳定的体系,而不产生明显的团聚和沉降[6]。所制备溶胶的Zeta电位与pH的关系如图1所示。
图1不同溶胶的Zeta电位–pH图Figure1Zetapotentialvs.pHcurvesofdifferentsols
从图1可以看出,对于以水为分散介质的溶胶,当pH小于2时,Zeta电位大于30mV,此时体系中粒子带正电并相互排斥,可稳定分散;对于以乙醇为分散介质的溶胶,只有将pH调整为1时,Zeta电位值才能大于30mV,得到稳定分散的溶胶。在相同的分散介质中,不同浓度的溶胶在达到相同的Zeta电位时的pH各不相同,这是因为与高浓度的溶胶相比,低浓度的溶胶体系中所形成的胶核结构较少,在达到同一Zeta电位时所需要吸附的H+也较少,因此不同浓度溶胶的Zeta电位–pH曲线也存在一定的差异。在胶体溶液中,溶胶粒子的比表面大,表面能高,很容易吸附杂质。不同条件下,溶胶粒子吸附何种粒子与被吸附粒子的本性及溶胶粒子表面结构有关。法扬斯规则指出:与溶胶粒子有相同化学元素的粒子能优先被吸附[6]。在所制备的AlOOH溶胶中,2个O2–围绕在1个Al3+周围,并吸附1个H+,形成一种[O═Al─O]–H+
的胶核结构,这成为胶体颗粒的核心。根据法扬斯规则,当将其分散到乙醇或水溶液中,并调整溶胶pH至最佳值时,胶核容易从溶液中选择性吸附H+,被吸附的H+形成吸附层,从而使AlOOH溶胶颗粒带正电荷。将分散好的溶胶作为电泳液置于电泳池中并通电后,溶胶中带正电的AlOOH粒子在电场力的作用下不断地向阴极迁移。当其靠近阴极极板时,吸附层中的H+接触到阴极并从阴极上得到电子产生H2,继而从溶液中析出;而失去了外层正电荷的胶核粒子则相互结合,在阴极极板表面发生脱水聚合反应,生成2.1AlH电泳沉积氧化铝陶瓷涂层的制备及耐腐蚀性能3O═Al─O─Al═O,即Al2O3粒子。随着沉积时间的增加,极板上沉积的颗粒逐渐增多,沉积层的厚度也随之增大。3.2电泳沉积参数分析以不同浓度及分散介质的溶胶作为电泳液,在60V恒电位下进行沉积,考察了沉积时间与电流及pH之间的关系。结果表明,随着沉积时间的延长,沉积过程的电流均逐渐减小,电泳液的pH则不断升高,如图2、3所示。图2不同电泳液中沉积时间与电流的关系Figure2Relationshipbetweendepositiontimeandcurrentindifferentelectrophoresissolutions图3不同电泳液中的沉积时间与pH的关系Figure3RelationshipbetweendepositiontimeandpHindifferentelectrophoresissolutions由图2可以看出,不同制备方法所得到的电泳液,起始的沉积电流也不相同,但随着沉积时间的增加,电流均呈下降趋势;浓度小的电泳液,下降的趋势更为明显;而以水作分散介质所制备的电泳液,较乙醇为分散介质制备的电泳液具有更高的沉积电流。这是因为随着沉积时间的延长,电泳液中的带电颗粒越来越多的沉积到基体的表层,从而增大基体表面电阻值,使得沉积所需电压增大,而在本实验中使用恒电位沉积,在电压保持不变的情况下,沉积电流随之减小。对使用不同分散介质制备的电泳液而言,在以水为分散介质时,溶剂中电离出部分H+,可增加电泳液的导电性,沉积电流相对以乙醇为分散介质的电泳液大。由图3可以看出,随着沉积时间的增加,不同制备方法所得到的电泳液pH均呈上升趋势。这是由于电泳液中的+在电场力的作用下,迁移到阴极表面得到电子并放出,从而使得电泳液中的+浓度降低,升高。高浓度电泳液相比低浓度的而言,电泳液中含有较多带电胶体颗粒,因而在电场的作用下,更多的胶体颗粒发生沉积,极板上的析氢反应更弱,溶液中H+浓度的变化更缓慢,因此,高浓度电泳液的pH变化较低浓度的缓慢。而对不同分散介质的电泳液而言,乙醇作分散介质的电泳液中含有更多H+,在极板上发生析氢反应时,电泳液中H+浓度降低要快,pH升高程度较以水作分散介质的电泳液要明显。3.3涂层的形貌及成分分析在以乙醇为分散介质的0.16mol/LAlOOH溶胶中电泳沉积180s,将所得的氧化铝胶粒涂层在800°C下煅烧5min,得到氧化铝陶瓷涂层,其SEM照片及XRD图谱分别如图4和图5所示。