溶胶凝胶法制备无机涂层及热防护性能研究

为实现铝合金结构材料在高温环境下的热防护,采用溶胶-凝胶法在铝合金表面制备无机锆溶胶涂层。采用正丙醇锆和冰醋酸制备了稳定性良好的锆溶胶,研究了聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）含量对锆溶胶粒子大小和黏度的影响规律,并分析了PVP对溶胶粒子的作用机制。添加60%（质量分数,下同）SiO2填料制备无机涂层,并对涂层进行烧蚀考核,对比研究了不同胶粘剂对涂层结构和热防护性能的影响。根据涂层在烧蚀考核中的宏微观响应,分析了无机涂层在高温下的热防护机制。结果表明:冰醋酸添加量为2.6 g时,锆溶胶稳定性最好;添加质量分数为7%PVP优化后,锆溶胶粒子大小均匀并且具有最好的涂覆性;3种不同胶黏剂基涂层在1300℃火焰烧蚀30 s后基体均未发生破坏,水玻璃基涂层烧蚀后发生剥落;较其它胶黏剂涂层,锆溶胶基涂层具有最好的热防护效果。烧蚀过程中,锆溶胶粒子在高温下发生脱水缩合形成纳米氧化锆粒子,弥散分布在填料周围,与填料产生良好的协同隔热作用,使涂层整体具有良好的高温热防护性能。