纳米Al2O3和TiO2改性有机硅涂层对304不锈钢高温氧化行为的影响

doi:10.11901/1005.3093.2020.258

材料研究学报

2021, Vol. 35

Issue (6): 458-466 DOI: 10.11901/1005.3093.2020.258

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纳米Al₂O₃和TiO₂改性有机硅涂层对304不锈钢高温氧化行为的影响

卢壹梁¹^,², 杜瑶¹^,², 王成²(

), 辛丽¹, 朱圣龙¹^,³^,⁴, 王福会³^,⁴

^1.中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳 110016
^2.中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳 110016
^3.东北大学材料科学与工程学院沈阳 110819
^4.沈阳材料科学国家研究中心沈阳 110016

Effect of Nano-Al₂O₃ and -TiO₂ Modified Silicone Coatings on High Temperature Oxidation Resistance of 304 Stainless Steel

LU Yiliang¹^,², DU Yao¹^,², WANG Cheng²(

), XIN Li¹, ZHU Shenglong¹^,³^,⁴, WANG Fuhui³^,⁴

^1.Shi -Changxu Innovation Center for Advanced Materials, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China
^2.School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology of China, Shenyang 110016, China
^3.School of Materials Science and Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China
^4.Shenyang National Laboratory for Materials Science, Shenyang 110016, China

引用本文:

卢壹梁, 杜瑶, 王成, 辛丽, 朱圣龙, 王福会. 纳米Al₂O₃和TiO₂改性有机硅涂层对304不锈钢高温氧化行为的影响[J]. 材料研究学报, 2021, 35(6): 458-466.
Yiliang LU, Yao DU, Cheng WANG, Li XIN, Shenglong ZHU, Fuhui WANG. Effect of Nano-Al₂O₃ and -TiO₂ Modified Silicone Coatings on High Temperature Oxidation Resistance of 304 Stainless Steel[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2021, 35(6): 458-466.

全文: PDF(10148 KB) HTML

摘要:

本文以纳米Al₂O₃和TiO₂为主要填料，采用物理混合方法制备了两种纳米改性有机硅涂料，将涂料喷涂于马口铁和304不锈钢表面并室温干燥，获得了两种涂层样品。测试了两种涂层的常规机械性能，研究了600℃空气中涂层对304不锈钢抗氧化性能的影响。结果表明：两种涂层均具有良好的附着力、柔韧性和耐冲击性能。两种涂层均能有效减缓304不锈钢在600℃下的氧化；当纳米Al₂O₃和TiO₂含量比例为4:1时，纳米改性有机硅涂层对304不锈钢的防护效果最佳。

关键词 ：材料表面与界面, 有机硅涂料, 纳米填料, 304不锈钢, 高温氧化

Abstract：

Two modified silicone paints were prepared by physical mixing method with nano-Al₂O₃ and -TiO₂ as the main filler. The corresponding paints are sprayed on the surface of tinplate and 304 stainless steel and dried at room temperature to obtain two type of coated samples. The conventional mechanical properties of the two coatings were tested, and the effect of the coating on the oxidation resistance of 304 stainless steel in the air at 600℃ was studied. The results show that both coatings have good adhesion, flexibility and impact resistance. Both coatings can effectively slow down the oxidation of 304 stainless steel at 600℃. When the ratio of nano-Al₂O₃ to TiO₂ is 4:1, the nano-modified organic silicon coating has a better protective effect on 304 stainless steel.

Key words： material surface and interface silicone coating nano filler 304 stainless steel high temperature oxidation

收稿日期: 2020-06-28

ZTFLH:

TG174.4

基金资助:国家重点研发计划(2018YFB2003601)

作者简介: 卢壹梁，男，1996年生，硕士生

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表1 两种纳米改性有机硅涂料成分 (mass fraction,%)

图1 1#涂层和2#涂层的附着力、柔韧性及耐冲击性能测试后的形貌照片

图2 304不锈钢和涂层在空气中600℃下的氧化动力学曲线

图3 304不锈钢基体和两种涂层在空气中600℃下氧化1000 h后的XRD谱

图4 304不锈钢在600℃下氧化1000 h后的表面和截面形貌

图5 1#纳米改性有机硅涂层样品在600℃氧化1000 h后的表面和截面形貌

表2 1#纳米改性有机硅涂层样品氧化后表面检测到的元素及其含量 (原子分数, %)

图6 1#纳米改性有机硅涂层样品在600℃氧化1000 h后截面上元素面扫描结果

图7 2#纳米改性有机硅涂层样品在600℃氧化1000 h后的表面和截面形貌

表3 2#纳米改性有机硅涂层样品氧化后表面元素含量(原子分数, %)

图8 2#纳米改性有机硅涂层样品在600℃氧化1000 h后截面上元素面扫描结果

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