镁合金微弧氧化陶瓷层表面有机导电涂层的制备及性能研究

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微弧氧化陶瓷层能够显著提升镁合金基体的耐蚀与耐磨性,实现对合金部件的有效防护,但其以氧化物为主的陶瓷层显著降低了金属基体的表面导电性,尤其使在特定环境下应用的部件无法消除静电等作用的干扰;有机导电涂层是一种以有机物为基体,导电填料为增强体的复合材料,它兼具了高耐蚀性和良好导电性。因此,将两者复合后,有机导电涂层不仅可以实现表面导电,而且能够封闭微弧氧化陶瓷层的孔隙,增强耐蚀性。  本文以导电性能优良的石墨颗粒为导电填料,环氧树脂为胶黏剂,分别采用共混法和液料涂覆来制备有机导电涂层;研究了石墨颗粒的含量、粒径大小、胶黏剂体系和稀释剂的比例及助剂的种类和含量等因素对有机涂层导电性能的影响;采用SEM观察导电涂层的微观形貌,着重探讨填料在胶黏剂中的分布状态及其对导电机制的影响;通过电化学测试、浸泡实验研究了导电涂层的耐蚀性能,采用划格法对其结合力进行表征。  结果表明:采用共混法制备的导电涂层当石墨颗粒的含量为69.2vol.%、粒径为5μm、胶黏剂体系和稀释剂的比例为7:9时导电性能最佳,方阻约为0.39kΩ/□;在低石墨含量的环氧树脂中添加偶联剂可以改善导电颗粒在有机涂层中的分散性,其中钛酸酯偶联剂的偶联效果好于硅烷偶联剂,但当石墨颗粒含量较高时,其作用不仅明显减弱,而且还会作为非导电物质使涂层导电性下降;涂层的导电机理主要为隧道效应、无限网链效应以及非导电体系的尺寸大小。另一方面,使用液料涂覆制备的导电涂层当石墨在溶剂中的含量为40vol.%、石墨粒径为1.3μm时涂层的导电性最佳,方阻为0.25kΩ/□。此外,极化曲线测试结果表明导电涂层的腐蚀电位为-0.445V,高于微弧氧化陶瓷层,腐蚀电流达到了10-5数量级,说明其电化学耐蚀性显著增强,浸泡实验表明导电涂层在碱性和中性溶液中耐蚀性良好,在酸性溶液下耐蚀性较差;附着力测试表明,导电涂层在微弧氧化陶瓷层表面的附着力可达2级。
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