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铬酸盐转化涂层和含有铬酸盐的底漆应用于飞机蒙皮漆体系中有悠久的历史。但由于铬酸盐的致癌效应，这种转化涂层已经逐渐被各国限制和禁止使用，无铬的转化层和低铬底漆开发和性能研究成为近年来研究的热点。目前，国外针对此方面的研究日益增多，而我国对此方面的研究所见甚少。我国正在加紧制定和实施大飞机研发计划，对飞机涂层体系的相关研究也迫在眉睫，所以，本文针对飞机蒙皮的铝合金上的无铬转化涂层和纳米环氧底漆的研究具有重要的现实意义。
本文采用不同的实验方法研究了无铬的纳米自组装硅烷转化涂层在涂覆LY12铝合金上的制备方法和性能表征：研究了添加典型无机和有机缓蚀剂对硅烷转化涂层耐腐蚀性能的影响：同时，本文也探讨了硅烷转化涂层涂覆AZ91D镁合金的耐腐蚀性能，以及对镁合金磷酸盐转化膜的封孔能力；研究了环氧底漆中添加纳米粒子对底漆耐腐蚀性能的影响。
首先，研究了自组装纳米颗粒相涂层的成膜机制。研究结果表明，以GPTMS(γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷)和TMOS(正硅酸甲酯)为前驱体制备的溶胶以纳米级的颗粒状态存在，且粒径随稀释水的增加而下降，固化剂二乙烯三胺加入后，颗粒彼此交联而成自组装涂层。涂层常温固化易产生孔洞或缺陷，需加入消泡剂消泡；高温固化可制备均一、平整的涂层。固化成膜前后红外光谱的变化证明了Si-O-Si单元的形成和胺固化导致的GPTMS上的环氧基团的消失。
其次，用EIS(电化学阻抗谱)研究了典型有机和无机抑制剂对不同固化剂固化的涂层耐腐蚀性能的影响，提出了适合于此种涂层体系的等效电路，考察了等效电路中各参数的变化。拟合结果表明，涂层在浸泡初期即体现了两个时间常数的特征，随着浸泡的进行，无抑制剂涂层和添加MBT(巯基苯并噻唑)的涂层在浸泡中期出现代表铝合金点蚀的第三个时间常数，表明MBT对涂层的耐蚀作用影响不大。添加CeCl3和MPD(2-甲基哌啶)的涂层在浸泡后期出现第三个时间常数的特征或在浸泡后期并不出现第三个时间常数，涂层Rox值较高，说明无机抑制剂CeCl3和有机抑制剂MPD能有效地抑制铝合金的腐蚀。对比CeCl3，电化学阻抗谱的结果表明，添加Ce(NO3)3的涂层在浸泡过程中对铝合金具有良好的自愈合作用。拟合结果也表明，二乙烯三胺固化的涂层具有最好的耐腐蚀性，长链胺反而使涂层耐腐蚀性下降。
再次，对自组装硅烷转化涂层在AZ91D镁合金表面的防护进行了探索。用自组装硅烷涂层对镁合金磷酸盐转化膜进行封孔，极化曲线显示封孔后的涂层比封孔前的腐蚀电流密度降低两个数量级。添加MPD的溶胶-凝胶涂层封孔后的涂层在Harrison溶液中浸泡的电化学阻抗谱也体现了一个时间常数的特征，浸泡96h涂层未出现开裂。结果表明，封孔后的涂层已经具有较好的耐腐蚀能力。
最后，研究了纳米粒子对飞机用环氧底漆耐腐蚀性能的影响。在环氧清漆和色漆中加入1％(Wt.％)的纳米TiO2或纳米SiO2，可以增强环氧清漆和色漆的耐腐蚀性能。对于硅烷偶联剂GPTMS(γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷)处理的纳米SiO2对底漆体系的改善作用，提出了桥联结构的模型。由于纳米SiO2上的多羟基特性，促进了其能够与硅烷偶联剂的交联，形成一种网状结构。这种结构可以增加涂层的稳定性，使涂层难于被破坏，同时延长了水和Cl-的传输路径，抑制环氧涂层的起泡和缺陷的形成。