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陽(yáng)極氧化等涂層在地?zé)崴械母g結(jié)垢性能

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陽(yáng)極氧化等涂層在地?zé)崴械母g結(jié)垢性能【摘要】:腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題制約著地?zé)崮艿母咝Ш徒?jīng)濟(jì)利用。運(yùn)用表面工程技術(shù)制備低表面能涂層,可以減小污垢附著力。致密的涂層還可以阻隔地?zé)崴c基底的

【摘要】:腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題制約著地?zé)崮艿母咝Ш徒?jīng)濟(jì)利用。運(yùn)用表面工程技術(shù)制備低表面能涂層,可以減小污垢附著力。致密的涂層還可以阻隔地?zé)崴c基底的直接相互作用,達(dá)到防腐和防垢的雙重效果。本文采用二次陽(yáng)極氧化法對(duì)純鈦和鈦合金基底進(jìn)行預(yù)處理,并結(jié)合氟硅烷改性等方法,以制備防腐抗垢涂層。還考察了其他幾種功能涂層的腐蝕和結(jié)垢特性。 通過(guò)涂層接觸角測(cè)量、形貌觀(guān)察、電化學(xué)測(cè)試、靜態(tài)浸漬實(shí)驗(yàn)等方法,研究了由英國(guó)Dundee大學(xué)提供的類(lèi)金剛石(DLC)、金屬聚合物、Ni-P-Cu-PTFE等涂層在天津某地?zé)崴械母g和結(jié)垢速率。結(jié)果表明,類(lèi)金剛石涂層(DLC)更適合用于地?zé)崴拦?,金屬聚合物和Ni-P-Cu-PTFE涂層表現(xiàn)出良好的防腐和防垢性能。 在中低溫地?zé)崴畬?duì)流板式換熱實(shí)驗(yàn)裝置上評(píng)估了上屆研究生在A(yíng)ISI304不銹鋼板式換熱片上制備的LPD TiO2、LPD TiO2-FPS、Sol-gel TiO2、Sol-gelTiO2-FPS、Sol-gel SiO2、Sol-gel SiO2-FPS等6種涂層在模擬地?zé)崴械姆拦负头栏Ч?。每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行15天。分析對(duì)流換熱系數(shù)和污垢熱阻數(shù)據(jù)結(jié)果表明:LPD TiO2和LPD TiO2-FPS板片的污垢誘導(dǎo)期相比未處理的不銹鋼板片延長(zhǎng)約3倍,漸近污垢熱阻值下降約50%,在地?zé)崴芯哂辛己玫姆栏拦感阅?;Sol-gelTiO2、Sol-gel TiO2-FPS涂層腐蝕較嚴(yán)重;Sol-gel SiO2和Sol-gel SiO2-FPS的污垢熱阻較不銹鋼板片高,但是,污垢疏松易清洗,因此,如果結(jié)合機(jī)械清理等物理方法,在地?zé)崮芾弥腥钥蓱?yīng)用。 以純鈦和鈦合金為基底,研究了陽(yáng)極氧化法制備TiO2涂層過(guò)程中氧化電壓、氧化次數(shù)、氧化時(shí)間、電解液、氧化溫度等對(duì)TiO2納米管陣列結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)有序性和微觀(guān)形貌的影響,確定了優(yōu)化的陽(yáng)極氧化工藝。將制備的規(guī)整納米管陣列浸漬在氟硅烷中進(jìn)行疏水改性,得到了超疏水涂層。通過(guò)粗糙度測(cè)量、接觸角測(cè)量、表面自由能計(jì)算、電化學(xué)測(cè)試等表征手段對(duì)TiO2納米管陣列和改性得到的超疏水涂層進(jìn)行了表征,并考察了其在真實(shí)地?zé)崴械撵o態(tài)腐蝕和結(jié)垢特性。 【關(guān)鍵詞】:地?zé)崴?/strong> 防垢 防腐 陽(yáng)極氧化 納米管陣列 氟硅烷 板式換熱器
【學(xué)位授予單位】:天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類(lèi)號(hào)】:TQ637
【目錄】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-9
  • 第一章 文獻(xiàn)綜述9-20
  • 1.1 課題研究背景及意義9
  • 1.2 換熱器的污垢研究9-14
  • 1.2.1 污垢的分類(lèi)10
  • 1.2.2 污垢監(jiān)測(cè)技術(shù)10-11
  • 1.2.3 防垢、抑垢、除垢技術(shù)11-14
  • 1.3 涂層防腐蝕研究14-16
  • 1.4 陽(yáng)極氧化技術(shù)16-18
  • 1.4.1 陽(yáng)極氧化技術(shù)的理論基礎(chǔ)16-17
  • 1.4.2 陽(yáng)極氧化技術(shù)制備 TiO_2納米管結(jié)構(gòu)17-18
  • 1.5 氟硅烷改性18-19
  • 1.6 本章小結(jié)19-20
  • 第二章 微納米 TiO_2涂層的制備和表征20-25
  • 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備20-22
  • 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料20-21
  • 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備21-22
  • 2.2 制備工藝22-23
  • 2.3 涂層的表征方法23-24
  • 2.3.1 表面粗糙度23
  • 2.3.2 表面形貌及元素分析23
  • 2.3.3 靜態(tài)接觸角23-24
  • 2.3.5 固體表面自由能的計(jì)算24
  • 2.4 本章小結(jié)24-25
  • 第三章 有機(jī)復(fù)合涂層在地?zé)崴械撵o態(tài)腐蝕與結(jié)垢實(shí)驗(yàn)研究25-38
  • 3.1 引言25
  • 3.2 實(shí)驗(yàn)25-27
  • 3.3 涂層的表征27-37
  • 3.3.1 接觸角及表面能27
  • 3.3.2 圖像分析27-29
  • 3.3.3 稱(chēng)重分析29-32
  • 3.3.4 形貌及組成分析32-34
  • 3.3.5 電化學(xué)測(cè)試34-37
  • 3.4 本章小結(jié)37-38
  • 第四章 TiO_2/SiO_2復(fù)合涂層表面腐蝕和對(duì)流換熱結(jié)垢性能研究38-52
  • 4.1 引言38
  • 4.2 實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)條件38-39
  • 4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理39-40
  • 4.4 涂層的制備40-41
  • 4.5 涂層的表征41-46
  • 4.5.1 表面粗糙度測(cè)量41-42
  • 4.5.2 靜態(tài)接觸角和表面能測(cè)量42-43
  • 4.5.3 實(shí)驗(yàn)條件43
  • 4.5.4 圖像采集43-46
  • 4.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論46-50
  • 4.6.1 液相沉積板片的實(shí)驗(yàn)結(jié)果46-48
  • 4.6.2 溶膠凝膠涂層的實(shí)驗(yàn)結(jié)果48-50
  • 4.7 本章小結(jié)50-52
  • 第五章 純鈦與鈦合金基底上微納米涂層的制備和表征52-72
  • 5.1 引言52
  • 5.2 TiO_2納米管陣列的制備與表征52-59
  • 5.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置52-53
  • 5.2.2 不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì) TiO_2納米管陣列的影響53-57
  • 5.2.3 二次陽(yáng)極氧化57-59
  • 5.3 疏水涂層的制備與表征59-63
  • 5.3.1 疏水涂層的制備59-60
  • 5.3.2 表面粗糙度60-62
  • 5.3.3 靜態(tài)接觸角及表面能62-63
  • 5.4 靜態(tài)污垢實(shí)驗(yàn)63-67
  • 5.4.1 實(shí)驗(yàn)工質(zhì)63-64
  • 5.4.2 圖像分析64-65
  • 5.4.3 稱(chēng)重分析65-67
  • 5.5 涂層的靜態(tài)腐蝕研究67-70
  • 5.6 本章小結(jié)70-72
  • 第六章 結(jié)論與建議72-74
  • 6.1 結(jié)論72-73
  • 6.2 建議73-74
  • 符號(hào)說(shuō)明74-77
  • 參考文獻(xiàn)77-87
  • 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明87-88
  • 致謝88


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