基于干胶转化法铝合金表面防腐沸石膜的制备及其性能研究

As a most commonly used materials in aircraft, it is very important that prevent aero aluminum alloy from corrosion and wear. Due to carcinogenicity and toxicity of traditional Cr-contained protective coatings, a novel and more environmentally acceptable substitute is needed urgently. In the program, we focus on non-toxic high-silica zeolitic membranes with excellent corrosion protection and antimicrobial activity. To avoid disadvantages caused by conventional methods(in-situ crystallization and secondary crystallization method), the dense zeolite membranes supported on aluminum alloy will be prepared by a dry gel conversion method in our study. During experiments, besides varying conventional synthesis factors such as crystallization temperature, time, gel composition, a novel support pretreatment technique of anodic oxidation combined seeding synthesis strategy will be employed to improve crystallization of zeolite coatings. Lab characterization contained electrochemical, nanoindentation and nanoscratch techniques will be used, furthermore, some methods widely used in industry standards such as salt spray and scribe-grid test will play a important role in performance evaluation of as-synthesized coatings. The program will be aimed at the following three points: seeking a low power high performance route to synthesized dense zeolite membranes on aluminum alloy; preparation of non-toxic high-silica zeolitic membranes with excellent corrosion protection; preminary understanding of zeolitic coatings formation mechanism during dry gel conversion process.

作为飞机的主要机用材料，航空铝合金表面的防护非常关键。传统的含铬防护涂层具有强致癌毒性，因此急需人们开发新的高效而环境友好型防护涂层。本项目以耐腐蚀性优良、无毒且具有抗菌活性的高硅沸石涂层为研究对象，利用低耗高效的干胶转化法在航空铝合金表面制备致密沸石涂层，有效避免了传统原位晶化、二次生长法的诸多弊端。涂层制备过程中，除了系统调变温度、时间、凝胶组分等常规条件，我们还采用阳极氧化的新策略对铝合金载体进行预处理，并在干胶中添加晶种改善沸石涂层的晶化。涂层性能研究中，我们不仅使用电化学测试、纳米压痕、划痕等常规表征技术，而且结合工业标准中常用的盐雾试验、划格法进行实际性能测试。本项目旨在寻求一种高效低耗、适于工业化的沸石膜制备路线，制备出铝合金表面高效无毒的沸石防护涂层，并尝试初步理解干胶转化过程中铝合金表面沸石涂层形成的内部机制。

铝合金的防腐问题一直是工业界与学术界关注的热点，高硅沸石涂层是学者近年来开发的一种新型防腐涂层，本项目实际执行期间一方面针对目前MFI防腐涂层的制备方法进行改进，对常用1060、2024和7075铝合金首先进行阳极氧化预处理，然后分别利用水热和干胶法在其表面制备耐腐蚀的MFI沸石涂层，并利用电化学工作站对所制备涂层进行耐腐蚀性能表征，主要研究内容如下：1，详细研究了三种铝合金阳极氧化条件对应氧化膜的规律，并得到在不同型号铝合金表面制备有序多孔阳极氧化膜的工艺条件。该部分主要从电流密度，温度，电解质溶液浓度，氧化时间四个方面通过单因素实验来进行；2，详细研究不同表面处理工艺对所制备MFI沸石膜耐腐蚀性能的影响。分别在阳极氧化处理铝合金以及未阳极氧化处理铝合金表面制备高硅MFI沸石膜，并对比其耐腐蚀性能差异，发现阳极氧化的铝合金表面能够有效减小MFI沸石膜的晶粒尺寸，从而使得MFI沸石膜具有更低的自腐蚀电流密度；3，基于1060铝合金表面制备出具有自修复功能的MFI沸石涂层，首先通过对ZSM-5晶种进行Ce离子交换制得Ce-ZSM-5晶种，然后在铝片表面涂覆晶种，并利用二次生长技术最终在铝片表面制备出具有自修复功能的铝基体/ Ce-ZSM-5/Silicate-1复合涂层。.在项目的支持下，项目负责人还进行了开放骨架手性磷酸钴材料的制备工作，该工作主要在离子热的条件下，合成了1例具有新颖开放架构的手性磷酸钴化合物，该化合物具有对映体过量的特点。该化合物本身拓扑结构不具手性特征，而结构单元为手性含氟双四元环，这为手性材料的开发提供了新思路。.基于本项目培养研究生1名，指导本科生毕设4名。

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