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金属基不锈钢表面上Al_2O_3涂层的制备

宋万仓  
【摘要】: 与传统颗粒催化剂相比,金属基整体催化剂具有床层压降低,比热容低、传热性好和机械强度高等优点。将金属基整体催化剂应用在一些受传递速率影响较大的快速或强放热反应以及多相流体间分散与混合程度敏感的三相反应中,有助于在工艺过程中实现低能耗、零排放,具有广阔的应用前景。金属基比表面积小,需要负载一层高比表面积的氧化物涂层以提高表面积,同时增强活性组分与金属基结合强度和提高活性组分负载量。但金属材料表面光滑且氧化物与金属材料物理性质差别大,因此涂层与金属基体结合的牢固性是金属基整体催化剂开发的关键。 本文主要采用复合电沉积法和溶胶电泳沉积法在不锈钢表面引入Al2O3过渡层和Ni-Al2O3复合过渡层,然后采用浸涂法在不锈钢表面制备Al2O3涂层。采用XRD、EDX和SEM等手段对涂层的晶相、涂层元素组成和表面形貌进行分析,采用超声波振荡法对涂层的机械稳定性进行考察。主要做了以下几方面的工作: (1)以纳米Al2O3加入到瓦特镀液中制得复合电镀液,考察Al2O3的浓度、沉积液pH值、沉积温度、复合电镀电压及时间的对涂层中Al2O3含量影响; (2)以SB粉为原料,HNO3为胶溶剂,制备铝溶胶。考察了制备酸量、SB粉浓度,水解温度及时间对溶胶稳定性的影响; (3)将铝溶胶与无水乙醇按一定比例混合制得溶胶电泳沉积液,通过电泳沉积法在304不锈钢表面制得均匀的氧化铝涂层,考查铝溶胶含量、Al2O3含量、沉积电压与时间以及搅拌速率对涂层性能的影响; (4)最后以铝溶胶为粘结剂采用浸涂法制备Al2O3涂层,考察了溶胶浓度、固含量、添加剂以及过渡涂层的引入对涂层性能的影响。以浓度为1.35 mol/L铝溶胶为溶剂、Al2O3固含量在35wt.%~40wt.%、加入一定量的添加剂(添加剂/铝溶胶=0.1(质量比))制得浸涂液,在不锈钢表面可得到负载量为2.16%均匀的A1203涂层,超声波震荡30 min,脱落率为11.2%。过渡涂层的引入有效提高Al2O3涂层的负载量及涂层与金属基体结合的牢固度。


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