紫外線照射による傾斜機能ゾル/ゲル皮膜の新コーティングプロセスの開発

利用紫外线照射开发功能梯度溶胶/凝胶薄膜的新涂层工艺

• 批准号: 09229204
• 负责人: 平井 伸治
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09229204/
• 关键词: 紫外線照射; 密度傾斜ゾル; ゲル皮膜; ジルコニウム酸化物; アルミニウム陽極酸化皮膜; 耐アルカリ性; 傾斜化プロセス

コーティング後のゲル膜の緻密化を図るためにゲル膜がUVを吸収すると光励起反応による有機物や水の分解除去によりゲル膜が緻密化することを利用して、常温下でUVを照射し、コーティングの繰り返し回数ごとにUVの照射時間を変化させる方法により密度が傾斜した積層膜の作製を試みた。Al板に100〜150nmと約1nmの細孔径を有する陽極酸化皮膜を各々作製し基板として用いた。ゾル溶液はモル比でZr(O-iBu)_4、DEG、H_2O、EtOH=1:2:2:50の割合に調整したものを用いた。基板をゾル溶液に浸漬して一定速度で引上げ、UV照射までの操作を繰り返すディップコーティング法によりZr酸化物を被覆した。そして、コーティングの繰り返し回数ごとに、UVの照射時間を増加させる方法により皮膜の傾斜化を行った。最初に、細孔径が100〜150nmの陽極酸化皮膜の基板にUVの照射時間を1.2ks一定としてコーティングを8回繰り返したところ、陽極酸化皮膜上に厚さ0.25μmの被覆層が形成され、その複合層皮膜の耐アルカリ性は従来の573Kにて加熱処理した皮膜と較べて約2.5倍向上した。次に、細孔中へのゾル溶液の侵入が困難な約5nmの微細孔径を有する陽極酸化皮膜に、UVの照射時間を0.48ks,0.96ks,1.92ks,3.84ksの順に増加させたコーティングを繰り返したところ、陽極酸化皮膜上に厚さ約0.28μmの亀裂のない被覆層が形成され、その耐アルカリ性は従来の封孔後の耐食性陽極酸化皮膜に較べて約2倍向上した。このような被覆層断面をSEMにより観察した結果、表面側ほど緻密な積層膜の生成が確認された。細孔径が1nmの陽極酸化皮膜においても耐アルカリ性が改善された原因として、比較的軟らかい水酸基を多く含む積層膜の生成が被覆層の表面応力の緩和と基板との密着性の改善に寄与したものと推定される。

Densification of the film by UV absorption, photoexcitation, and removal of organic matter and water. Densification of the film by UV irradiation at room temperature. Densification of the film by UV irradiation. Al plate 100 ~ 150nm, about 1nm pore size, anodized film, each of which is used. The ratio of Zr(O-iBu)_4, DEG, H_2O, EtOH=1:2:2:50 was adjusted by using the solution. The substrate is immersed in the solution at a certain speed, and the UV irradiation is carried out to coat the substrate with Zr acid. The number of times the UV light is emitted is increased, and the film is tilted. At first, the UV irradiation time of the anodized film substrate with a fine pore diameter of 100 ~ 150nm was 1.2 ks, and the coating layer with a thickness of 0.25μm was formed on the anodized film substrate. The coating resistance of the composite layer was about 2.5 times higher than that of the anodized film at 573K. In addition, the penetration of the solution in the pores is difficult. The pore size of about 5nm is present. The anodic acidified film is irradiated with UV for 0.48 ks, 0.96 ks, 1.92 ks, 3.84 ks. The coating layer with a thickness of about 0.28μm is formed. The corrosion resistance of the anodized coating after sealing is about 2 times higher than that of the coating. The formation of dense multilayer film on the surface of the coating layer was confirmed by SEM observation. The reason for the improvement of the adhesion resistance of the anodized film with a fine pore size of 1nm is that the formation of a multi-layered film containing a relatively soft and aqueous acid group reduces the surface tension of the coating layer and improves the adhesion of the substrate.

项目成果

Shinji Hirai: "Sol-Gel Coating on Anodized Aluminum by Electrophoretic Deposition Method" J.Am.Ceram.Soc.

Shinji Hirai：“通过电泳沉积法在阳极氧化铝上进行溶胶-凝胶涂层”J.Am.Ceram.Soc。

Shinji Hirai: "Alkakine Corrosion Resistance of Anodized Aluminum Coated with Zirconium Oxide by Sol-Gel Process" J.Am.Ceram.Soc.

Shinji Hirai：“通过溶胶-凝胶工艺涂覆氧化锆的阳极氧化铝的碱性腐蚀性能”J.Am.Ceram.Soc。

Shinji Hirai: "Zirconium Oxide Coating on Anodized Aluminum by Sol-Gel Process Combined with UV-Irradiation at an Ambient Temperature" J.Am.Ceram.Soc.

Shinji Hirai：“通过溶胶-凝胶工艺结合环境温度下的紫外线照射在阳极氧化铝上形成氧化锆涂层”J.Am.Ceram.Soc。