摘 要

摩擦在生活中随处可见，由摩擦而造成的磨损也是材料损失的一个重要原因，而保护材料减少磨损的一个重要手段就是涂料。涂料可在基体表面形成一层致密的涂层，能够起到保护基体的作用。耐磨涂料的主要功能就是承受基体的磨损，减少由于磨损而引起的材料损耗。本文研究的耐磨涂料是以高模数硅酸钾为成膜物质，水为溶剂，纳米α- Al₂O₃粉体为耐磨填料,并添加钛白粉以提高涂料的成膜性。α- Al₂O₃为无机物，本身就具有高硬度、高强度，可以作为增强涂料耐磨性的主要填料。

本论文主要通过制备不同比例的氧化铝和钛白粉的涂料，测试其涂层的基本性能和磨损失量，从而得出涂料性能最佳时氧化铝和钛白粉的配比。

研究结果表明：掺有氧化铝粉体的涂料的耐磨性远远好于没有氧化铝粉体的涂料，而且在硬度等基本性能方面也有所提升。当氧化铝含量为25wt%，钛白粉含量为15wt%时，涂料的磨损失量最小，耐磨性最好，硬度也相对提高了几个等级。

本文的特色是：所制备的耐磨涂料成分均是无机物，对环境污染小，而且性能也达到了国家标准。本课题同时也有很大的延伸空间可供继续研究。

关键词：纳米α- Al₂O₃；耐磨陶瓷涂料；耐磨性

Abstract

It is common for fiction in the life, which brings about wear causes serious loss of material. Coating is an important means of protecting material from loss. The coating can form a dense film to resistance to wear on the surface of base material. The main function of wear-resist coating is to bear the wear of the base, reduce the loss of material due to wear. This paper mainly studies the wear-resistant coating whose film-forming material is high modulus potassium silicate, solvent is water, anti-wear filler is nano-α- Al₂O₃, adding titanium dioxide to improve the film properties. α- Al₂O₃ belongs to inorganic, having a high hardness and high strength , can be used as the main filler to enhance the abrasion resistance of coating.

In this paper, I prepared wear-resistant coatings by different ratio of α- Al₂O₃ and titanium dioxide. Then, I tested the basic performance and wear loss of this coatings to determine the ratio of α- Al₂O₃ and titanium dioxide when the coating performance was best.

The result shows that the abrasion resistance of the coating contains α- Al₂O₃ is much better than the coating not included α- Al₂O₃. And it also improves the basic properties of coating such as hardness. When the alumina content of 25wt%, titanium dioxide content of 15 wt%, the coating has the lowest wear loss, and the hardness is relatively improved by several grades.

The characteristics of this paper are: the components of the prepared wear-resistant coating are all inorganic, which have small environmental pollution; the performance of the coating has reached the national standard. And the subject also has a lot of room for further study.

Key Words: nano-α- Al₂O₃; wear-resistant coating; abrasion resistant

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1水性陶瓷涂料 1

1.1.1涂料的基本组成 1

1.1.2陶瓷涂料的分类 2

1.1.3水性无机涂料 2

1.2纳米材料 4

1.2.1纳米材料概述 4

1.2.2纳米氧化铝 6

1.2.3溶胶-凝胶法制备纳米α- Al₂O₃粉体 7

1.3耐磨涂料 8

1.3.1磨损的产生及危害 8

1.3.2耐磨陶瓷涂料及研究现状 9

1.3.3耐磨填料 10

1.4本论文的研究意义和主要内容 11

第2章 实验方案 12

2.1主要原料与试剂 12

2.2实验仪器与设备 13

2.3实验主要测试方法 13

2.3.1纳米氧化铝的表征 13

2.3.2涂料基本性能测试 14

2.3.3涂料的耐磨性测试 14

2.4氧化铝陶瓷涂层的制备 16

2.4.1高模数硅酸钾的制备 16

2.4.2氧化铝粉体的制备 16

2.4.3耐磨氧化铝陶瓷涂料的制备 16

第3章 结果与讨论 18

3.1纳米氧化铝粉体的表征 18

3.2涂层的基本性能测试 19

3.3涂料耐磨性测试 20

第4章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 23

致谢 25

第1章 绪论

涂料在人类社会生活中随处可见，与人类生活有着密切的联系。随着现代经济的高速发展，涂料早已深入到人民生活领域的方方面面，成为不可或缺的行业。科学技术的发展对涂料的要求越来越高，不仅要求涂料具有优异的性能，还要求涂料绿色环保，尽量减少对环境的污染。所以目前研制绿色环保、性能优异的涂料是科技人员的研究重点。

1.1水性陶瓷涂料

1.1.1涂料的基本组成

涂料主要由以下四部分组成^[1]：

（1）成膜物质

成膜物质是涂料中必不可少的物质，决定了涂料的基本性质。将涂料涂覆在基体表面之后，涂料中的成膜物质就会固化形成一层膜，并将增强体粘结在一起，两者共同作用来保护基材，同时使涂层具备某些特殊的性能。所以成膜物质要求具备良好的混溶能力，可与涂料中的其他组分形成均匀稳定的分散液。

（2）颜（填）料