氟橡胶/不锈钢复合板的制备及耐蚀密封性能研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)沈阳工业大学理学院 作者:张爱玲

  以不锈钢为金属芯板,氟橡胶为橡胶涂层,制备出氟橡胶/不锈钢复合密封板。采用电化学测试技术( 交流阻抗、极化曲线和线性扫描) 对复合板进行耐蚀性能研究,通过压缩回弹实验研究复合板的密封性能。电化学测试结果表明,制备的复合板具有良好的耐蚀性能,其腐蚀电流密度为1.318 μA/cm2 ,极化电阻为5.93 × 104 Ω,传荷电阻为1.389 × 104 Ω/cm2。压缩回弹实验表明,该复合板压缩率为15.38%、回弹率为89. 5%,密封性能优秀。

  氟橡胶/不锈钢复合板既具有氟橡胶的高弹性、抗振性和密封性能,又具有不锈钢的抗变形能力。在很多工程技术领域用作减震、隔热、抗冲击和密封材料。尤其是其优异的密封性,使其在机动车密封领域得到广泛应用。国内华东理工大学密封实验室率先研究该类复合材料,并成功应用于汽车发动机的密封;施中堂采用不同橡胶制备的金属氟胶密封材料,可耐各种腐蚀介质的腐蚀;冯美兰在金属板上涂覆液晶聚合物/膨润土纳米插层杂化而制成的金属橡胶密封板,耐热性高、强度高、膨胀系数低;张爱玲等采用自制硼酰化钴镍与硅烷偶联剂复配制备的氟橡胶/金属复合板,耐热性好、耐温性好。

  氟橡胶/不锈钢复合板性能优异,但在防冻液中长时间浸泡后容易起皮。目前关于氟橡胶/不锈钢复合板性能的研究主要集中在复合板力学性能和密封性能,而采用电化学方法研究其耐蚀性及腐蚀机制尚未见报道。本文作者采用塔菲尔曲线评价氟橡胶涂层的保护效率;使用线性扫描技术得出其极化电阻;使用交流阻抗测量复合板在乙二醇水溶液中的耐蚀性能,研究其腐蚀机制;通过压缩回弹实验考察其密封性能。

1、实验部分

  1.1、实验材料

  301 不锈钢板( 0# 试样) ,成分( 质量分数,%)为: 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 种氟胶板试样,包括江门本和机车配件有限公司提供的氟胶板( 1# 试样) ,日本霓佳斯公司的氟胶板( 2# 试样) ,实验室自制的氟橡胶不锈钢复合板( 3#试样) 。

  1.2、氟橡胶不锈钢复合板的制备

  根据文献报道的方法制备氟橡胶不锈钢复合板(3#试样) ,制备工艺如如图1 所示。前处理包括:机械打磨、酸洗、碱洗、超声波洗。复合板的制备条件为: 胶黏剂烘干温度60 ℃,烘干时间15 min,硫化温度170 ℃,硫化时间30 min。

氟橡胶不锈钢复合板制备工艺

图1 氟橡胶不锈钢复合板制备工艺

  1.3、实验方法

  采用CHI604D 电化学工作站,对试样进行Tafel极化曲线测试、线性极化、交流阻抗测试。使用三电极体系,电解液为乙二醇水溶液( 体积比1∶ 1) ,工作电极使用1 cm × 1 cm 的试样,参比电极为饱和甘汞电极,辅助电极为铂电极。依照GB/T12622-1990 测试复合板的压缩回弹性能。

3、结论

  (1) 电化学测试表明,制备的复合板具有很好的耐蚀性能,腐蚀电流密度数量级为μA/cm2,传荷电阻数量级在104 Ω/cm2;压缩回弹实验表明,制备的复合板密封性能优异。

  (2) 自制的橡胶不锈钢复合板的耐蚀密封性能优于国产的氟胶板,较进口氟胶板略差,基本满足作为发动机密封板的要求。

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