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泡沫SiC因具有一系列优良的性能,如高强度、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高导热系数、低热膨胀率、良好的抗震性和化学稳定性,是一种理想的结构催化剂载体材料。为了提高泡沫SiC的比表面积,本文通过采用电泳沉积、真空烧结的方法在泡沫碳化硅(SiC)上得到整体的铝膜,再经阳极氧化处理,在泡沫SiC表面获得纳米多孔Al2O3薄膜。同时对铝膜的电泳沉积过程、烧结过程进行了研究,并对阳极氧化制备纳米多孔Al2O3薄膜工艺进行了初步探讨。主要研究结果如下:
对泡沫SiC的电泳沉积过程研究结果表明:(1)悬浮液最佳配比为无水乙醇(Ethanol)+3g/L聚乙烯醇缩丁醛(PVB)+3g/L磷酸二异辛酯(PE)+0.6wt%Al;(2)为了得到较好的膜层,优化的电泳参数工艺为:电流为6mA(恒定),电场小于150V/cm,时间小于5min;(3)在限制性边界流场装置中,能较好的解决泡沫SiC里层和外层膜层不均的问题。
对电泳沉积后铝膜的烧结行为研究表明:(1)当烧结气氛分别为真空和氩气(Ar2)保护气氛时,铝膜表现出不同的烧结行为,前者产生整体的铝膜,而后者产生氧化铝纤维,为了有利于后续的阳极氧化处理,应将烧结过程在真空中进行;(2)为了使铝粉颗粒熔化,获得致密的铝膜,同时形成Al-Si合金增强涂层与基体的结合力,应将结温度控制在960~1000℃之间;(3)通过碱液(NaOH)浸泡的方法可以适当调解基体表层的Si含量,从而达到控制铝膜层中硅含量。
对铝膜阳极氧化研究结果表明:(1)阳极氧化可以在泡沫SiC表面获得纳米多孔阳极氧化膜,其平均孔径约为18nm,密度约为7×1010/cm2,孔的存在显著地提高了膜层的比表面积;(2)氧化电压是生成多孔型膜的关键因素,只有当氧化电压超过产生多孔型膜的临界电压,阳极氧化生成多孔型氧化膜,反之则生成壁垒型氧化膜,在烧结后的泡沫SiC/Al膜上,临界电压在30~40V之间。