氟橡膠/不銹鋼復合板的制備及耐蝕密封性能研究

2014-12-22 張愛玲 沈陽工業大學理學院

  以不銹鋼為金屬芯板,氟橡膠為橡膠涂層,制備出氟橡膠/不銹鋼復合密封板。采用電化學測試技術( 交流阻抗、極化曲線和線性掃描) 對復合板進行耐蝕性能研究,通過壓縮回彈實驗研究復合板的密封性能。電化學測試結果表明,制備的復合板具有良好的耐蝕性能,其腐蝕電流密度為1.318 μA/cm2 ,極化電阻為5.93 × 104 Ω,傳荷電阻為1.389 × 104 Ω/cm2。壓縮回彈實驗表明,該復合板壓縮率為15.38%、回彈率為89. 5%,密封性能優秀。

  氟橡膠/不銹鋼復合板既具有氟橡膠的高彈性、抗振性和密封性能,又具有不銹鋼的抗變形能力。在很多工程技術領域用作減震、隔熱、抗沖擊和密封材料。尤其是其優異的密封性,使其在機動車密封領域得到廣泛應用。國內華東理工大學密封實驗室率先研究該類復合材料,并成功應用于汽車發動機的密封;施中堂采用不同橡膠制備的金屬氟膠密封材料,可耐各種腐蝕介質的腐蝕;馮美蘭在金屬板上涂覆液晶聚合物/膨潤土納米插層雜化而制成的金屬橡膠密封板,耐熱性高、強度高、膨脹系數低;張愛玲等采用自制硼酰化鈷鎳與硅烷偶聯劑復配制備的氟橡膠/金屬復合板,耐熱性好、耐溫性好。

  氟橡膠/不銹鋼復合板性能優異,但在防凍液中長時間浸泡后容易起皮。目前關于氟橡膠/不銹鋼復合板性能的研究主要集中在復合板力學性能和密封性能,而采用電化學方法研究其耐蝕性及腐蝕機制尚未見報道。本文作者采用塔菲爾曲線評價氟橡膠涂層的保護效率;使用線性掃描技術得出其極化電阻;使用交流阻抗測量復合板在乙二醇水溶液中的耐蝕性能,研究其腐蝕機制;通過壓縮回彈實驗考察其密封性能。

1、實驗部分

  1.1、實驗材料

  301 不銹鋼板( 0# 試樣) ,成分( 質量分數,%)為: C 0.15,Si 1.0,Mn 2.0,Cr 16.0 ~ 18.0,Ni 6.0 ~8.0,S 0.03,P 0.045;3 種氟膠板試樣,包括江門本和機車配件有限公司提供的氟膠板( 1# 試樣) ,日本霓佳斯公司的氟膠板( 2# 試樣) ,實驗室自制的氟橡膠不銹鋼復合板( 3#試樣) 。

  1.2、氟橡膠不銹鋼復合板的制備

  根據文獻報道的方法制備氟橡膠不銹鋼復合板(3#試樣) ,制備工藝如如圖1 所示。前處理包括:機械打磨、酸洗、堿洗、超聲波洗。復合板的制備條件為: 膠黏劑烘干溫度60 ℃,烘干時間15 min,硫化溫度170 ℃,硫化時間30 min。

氟橡膠不銹鋼復合板制備工藝

圖1 氟橡膠不銹鋼復合板制備工藝

  1.3、實驗方法

  采用CHI604D 電化學工作站,對試樣進行Tafel極化曲線測試、線性極化、交流阻抗測試。使用三電極體系,電解液為乙二醇水溶液( 體積比1∶ 1) ,工作電極使用1 cm × 1 cm 的試樣,參比電極為飽和甘汞電極,輔助電極為鉑電極。依照GB/T12622-1990 測試復合板的壓縮回彈性能。

3、結論

  (1) 電化學測試表明,制備的復合板具有很好的耐蝕性能,腐蝕電流密度數量級為μA/cm2,傳荷電阻數量級在104 Ω/cm2;壓縮回彈實驗表明,制備的復合板密封性能優異。

  (2) 自制的橡膠不銹鋼復合板的耐蝕密封性能優于國產的氟膠板,較進口氟膠板略差,基本滿足作為發動機密封板的要求。