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《南京大学》 2011年
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不锈钢表面高性能纳米防护涂层研究

陆洪彬  
【摘要】:不锈钢是一种常见的抗腐蚀材料,在国民经济建设中发挥着重要作用。然而在实际使用中,由于受各种环境因素的影响,其使用寿命往往比预期短得多。这不仅造成了安全隐患,而且还因为提前更换钢材造成极大的资源、能源浪费。涂层防护是提高不锈钢抗腐蚀、抗污能力的一种简便、有效的方法,也是将不锈钢推向高端应用领域的途径之一。涂层不锈钢不仅在大飞机、高速铁路机车、探月等重大工程中发挥积极作用,而且在家电、汽车、厨具、电梯等日常生活中也有广泛应用。 在涂层不锈钢生产技术中,传统化学电镀法不但工艺复杂、能耗高、成本高,而且生产过程中会产生大量有毒致癌物质,欧盟“汽车寿命终结条令”(2000/53/EC)和“化学品注册、评估、授权和限制制度”(COM(03)644(01))已明令禁止使用该方法。因此,开发新型、高效、环保的防护涂层已经成为国内涂层不锈钢产品推向国际市场亟待解决的关键技术难题。 本文以表面有机改性纳米SiO2颗粒为填料,以丙烯酸-环氧复合树脂为基料,分别通过共混和原位聚合两种工艺在430不锈钢表面制备了纳米SiO2-丙烯酸-环氧复合涂层,系统研究了涂层的抗腐蚀性能及其作用机理。本文还通过循环伏安法分别在H2C2O4、H2SO4和HNO3三种质子酸溶液中合成导电聚苯胺(PANI)涂层用于430不锈钢的表面防护,系统研究了质子酸种类刘PANI涂层的形貌、抗腐蚀性能和抗腐蚀机理的影响。获得的主要结论有: 1.硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-MPS)提高了纳米SiO2在有机溶剂中的分散性。采用γ-MPS改性SiO2颗粒制备的SiO2-丙烯酸-环氧复合涂层的防护效率(99.72%)显著高于用未改性纳米SiO2颗粒制备的涂层(70.27%);经过200 h盐雾试验后,含未改性纳米SiO2的复合涂层沿划痕发生分层,引起分层的主要原因是涂层内纳米颗粒团聚造成的缺陷(如团聚、气泡)以及较弱的涂层附着力;而利用改性纳米SiO2制备的复合涂层200 h不分层,即便经过500 h也仅观察到极少部分出现分层,这种抗腐蚀性的增强主要归因于改性纳米Si02与不锈钢在界面处实现了Fe-O-Si共价键结合。 2.原位聚合法制备的SiO2-丙烯酸-环氧复合涂层的耐中性盐雾时间超过1000 h,抗腐蚀性能优于共混法涂层。这是因为原位聚合从结构上改善了纳米SiO2在有机高分子树脂中的分散均匀度,充分发挥了纳米粒子对抗腐蚀性的增强作用。 3.不锈钢表面SiO2-丙烯酸-环氧复合涂层的失效起源于涂层内部不均匀的缺陷。氧浓差腐蚀电池和H+自催化作用加速了这些缺陷处不锈钢的腐蚀。腐蚀产物削弱了涂层与基底之间的结合,最终导致涂层失效。 4.通过循环伏安法在H2C2O4、H2SO4和HNO3中合成的PANI涂层提高了430不锈钢的抗腐蚀性能,三种涂层的防护效率由高到低分别为HNO3-H2SO4-H2C2O4-PANI;其中,HNO3-PANI涂层在电聚合过程中的生长速率较小,结构较光滑、致密,与基底附着力较好。 5.在H2C2O4-PANI/不锈钢体系中,涂层本身的物理阻隔对其抗腐蚀性能起主导作用;尽管HNO3-PANI和H2SO4-PANI也有一定的物理阻隔作用,但在SS和PANI界面处因催化作用形成的氧化物钝化层是其获得优异抗腐蚀性能的主要原因。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.4

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【引证文献】
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1 郭燕;机械合金化制备Al基陶瓷复合涂层的研究[D];南京航空航天大学;2012年
2 施以航;海洋工程防腐系统优化设计技术研究[D];大连理工大学;2013年
【参考文献】
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1 林安,程学群,张三平,潘莹,唐树琼,张学凤;纳米二氧化钛表面化学改性及在涂料中的应用[J];材料保护;2002年11期
2 柯伟;中国工业与自然环境腐蚀调查的进展[J];腐蚀与防护;2004年01期
3 刘奇,张平,王东亚,黄元龙;磁流变体(MRF)材料的制备及性能研究[J];功能材料;2001年03期
4 郑燕青 ,施尔畏 ,李汶军 ,陈之战 ,仲维卓 ,胡行方;The formation of titania polymorphs under hydrothermal condition[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2002年02期
5 莫引优;符韵林;;纳米二氧化硅在涂料中的应用[J];涂料工业;2009年11期
6 曹开斌;汪洋;汪宇炎;;过氧钛酸溶胶TiO_2薄膜及其亲水性研究[J];浙江理工大学学报;2010年02期
【共引文献】
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1 鲍建广;;力争“十二五”期间跃上新台阶[J];安徽化工;2010年S2期
2 刘红华;玄红专;;纳米TiO_2复合蜂胶与蜂胶抑菌效果比较[J];安徽农业科学;2005年11期
3 查振林,罗亚田;纳米TiO_2的改性及应用研究[J];北方环境;2004年01期
4 王金淑;杨伟超;李洪义;邹晨;孙果宋;黄科林;郭秋宁;;聚苯胺防腐蚀涂料的发展[J];北京工业大学学报;2008年11期
5 王宝玉;张苏明;兰玉顺;郭锴;;KH-570表面改性超细SiO_2的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2010年05期
6 陈云华,林安,甘复兴;纳米颗粒的化学改性方法研究现状[J];中国表面工程;2005年02期
7 刘军喜,苏光耀,高德淑,李朝辉,王高军,王毅;聚苯胺防腐涂料的制备与性能研究[J];表面技术;2005年01期
8 陈永福;钟军;王琴;;水性环氧富锌防腐涂料的研制[J];表面技术;2009年06期
9 李菲;郝喜海;王振中;李慧敏;;流延法制备PVA/TiO_2复合薄膜的性能研究[J];包装学报;2010年04期
10 许刚;贺骥;朱定清;李俊清;;三胺尾气与硝铵装置联产技术分析[J];川化;2012年02期
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1 张维;高俊;王建军;;联合泵房循泵出口穿墙管腐蚀分析及处理建议[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第2册)[C];2009年
2 沈广霞;林昌健;;TiO_2/316L不锈钢薄膜电极在NaCl溶液中的耐腐蚀性能[A];2004年腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文集[C];2004年
3 陈小泉;古国榜;;纳米晶体二氧化钛的非水过程制备和光催化活性[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
4 晁月盛;李敬民;张艳辉;李家洪;;还原铁磁流变液合成及性能研究[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
5 柴剑锋;林广田;;重油催化裂化装置加工劣质油的设备腐蚀与防护[A];山东石油学会炼制委员会2009年技术交流会论文集[C];2009年
6 李根成;;耐高温材料在工程中的应用[A];防腐蚀工程技术交流会暨防腐蚀及节能新材料普及讲座论文集[C];2008年
7 陈云华;林安;甘复兴;;纳米颗粒的团聚机理与改性分散[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年
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1 马国章;纳米SiO_2杂化材料的制备及其在紫外光固化涂料中的性能研究[D];太原理工大学;2011年
2 于林;硫酸盐还原菌生物膜电活性及腐蚀机理研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
3 赵金伟;超细TiO_2及其复合粉体的制备、表征与光催化性能研究[D];南京理工大学;2011年
4 王杰;电化学合成聚吡咯膜的电学性能与应用[D];西安交通大学;2008年
5 杨同勇;锂离子电池5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备及改性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 米丰毅;稀土对低碳结构钢耐工业及海洋大气腐蚀性能的影响研究[D];昆明理工大学;2011年
7 廖昌荣;汽车悬架系统磁流变阻尼器研究[D];重庆大学;2001年
8 王月明;高速客车半主动悬挂控制技术研究[D];西南交通大学;2002年
9 汪斌华;半导体无机纳米材料的光学特性及其应用研究[D];四川大学;2003年
10 余淼;汽车磁流变半主动悬架控制系统研究[D];重庆大学;2003年
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1 张辉;Annexin V/PI和Hoechst33342/PI双染法评价无镍奥氏体不锈钢的生物相容性[D];中国医科大学;2010年
2 姜妍妍;Ti基复合阳极材料的制备及性能研究[D];昆明理工大学;2010年
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4 郭超群;高氯化聚乙烯/环氧树脂防腐涂料体系的制备和性能研究[D];武汉理工大学;2011年
5 唐晓阳;新型磁流变液阻尼器在装载机悬架系统的应用研究[D];兰州理工大学;2011年
6 毕越宽;石化装置用奥氏体不锈钢焊接接头的腐蚀与失效研究[D];兰州理工大学;2011年
7 王新颖;电化学合成聚苯胺复合薄膜及其耐腐蚀性研究[D];兰州理工大学;2011年
8 王宏奎;γ-Al_2O_3纳米材料的制备及负载Ag-Cu双金属催化剂的催化性能研究[D];兰州大学;2011年
9 孙莉;纳米Fe_3O_4表面磁性壳层制备及SiO_2包覆的研究[D];济南大学;2011年
10 张静;磁性纳米材料的修饰及其在铬的形态分析中的应用研究[D];湖北师范学院;2011年
【同被引文献】
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1 王成国,王瑞华,齐宝森,姚新;球磨过程中的涂层形成与粉末细化[J];兵器材料科学与工程;2002年01期
2 黄真;沈以赴;朱永兵;顾冬冬;;低碳钢表面Cr合金层的低温高能球磨制备[J];兵器材料科学与工程;2008年02期
3 李言祥,李炜;用等离子喷涂加激光重熔方法在铝合金表面熔覆陶瓷[J];表面技术;1996年03期
4 王新志;曹爽;丁海勇;;VB调用Matlab神经网络工具箱在测绘软件设计中的应用[J];测绘通报;2011年11期
5 邓世均;热障陶瓷涂层的最新发展[J];材料保护;2003年03期
6 齐宝森,姚新,王成国,徐英;高能球磨法制备磨球表面铝涂层的研究[J];材料工程;2001年03期
7 丁志敏,王新建,张黎明,苏立武,聂自强;膏剂法渗铝工艺及性能的研究[J];大连铁道学院学报;2002年02期
8 邓春龙,孙明先,李文军,刘伟,郭为民;多层分布式海洋腐蚀与防护数据库的设计与实现[J];腐蚀科学与防护技术;2005年06期
9 曹建春,周晓龙,郭忠诚,范莹莹,邓德国;不锈钢表面ZrO_2涂层的制备及其性能[J];机械工程材料;2004年08期
10 方学锋;王泽华;夏志敏;刘腾彬;陆婕;;铝基体等离子喷涂NiCrAlCo-Y_2O_3涂层工艺的优化[J];机械工程材料;2006年11期
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1 刘怀菲;二元稀土氧化物复合稳定氧化锆热障涂层材料的制备及性能研究[D];中南大学;2011年
2 杨福宝;NiAl合金及其复合材料的机械合金化研究[D];大连理工大学;2001年
3 崔晓龙;机械合金化过程中激活作用及纳米TiC合成的研究[D];大连理工大学;2002年
4 任鑫;几种高温防护涂层的高温氧化和热腐蚀行为研究[D];南京理工大学;2005年
5 谭训彦;ZrO_2陶瓷基复合粉体的分散机制及成型工艺研究[D];山东大学;2004年
6 张忠礼;含Al热喷涂涂层的高温表现与Al扩散机制[D];沈阳工业大学;2007年
7 田晓峰;Fe_3Al/Si_3N_4基复合材料的制备及摩擦磨损性能的研究[D];中国海洋大学;2009年
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1 杨川;Truss Spar平台结构参数化有限元建模与强度分析[D];大连理工大学;2011年
2 唐忠婷;机械合金化法制备MCrAlY涂层的研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 孙斌斌;高能球磨法制备TiC陶瓷涂层的显微组织及力学性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 田茂怀;基于Oracle数据库的船舶油漆涂装设计系统的设计与实现[D];华中科技大学;2004年
5 夏伟君;海底管道防腐状态检测关键技术研究[D];大连理工大学;2006年
6 黄真;碳钢表面机械合金化制备高Cr合金层的研究[D];南京航空航天大学;2008年
7 符安邦;船舶涂装设计管理信息系统研究与开发[D];华中科技大学;2008年
8 何其昀;海洋工程防腐系统数值模拟优化设计技术研究[D];大连理工大学;2009年
9 练绵炎;机械球磨法制备Ti-Cr及Ti-Cu阻燃合金层的研究[D];南京航空航天大学;2009年
【二级参考文献】
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1 白红英,贾梦秋,毋伟,王金玲;纳米SiO_2的原位改性及在耐热涂料中的应用[J];表面技术;2003年06期
2 徐阳;魏取福;汪莹莹;黄锋林;;负载纳米TiO_2织物AFM表征及其光催化性能的研究[J];材料导报;2007年03期
3 咸才军;孟惠民;孙冬柏;刘学军;王旭东;;纳米材料在水性超薄膨胀型钢结构防火涂料中的应用[J];材料工程;2006年08期
4 汪斌华,黄婉霞,刘雪峰,涂铭旌;纳米SiO_2的光学特性研究[J];材料科学与工程学报;2003年04期
5 王小燕,姚素薇,张卫国;纳米二氧化硅的分散及其在涂料中的应用[J];电镀与涂饰;2005年10期
6 潘青山;张平;陈建文;王霞瑜;;原位生成纳米粒子技术在涂布纸涂料中的应用[J];湖南造纸;2006年01期
7 徐善浩;陈志春;林贤福;;纳米填料对高光彩喷墨纸涂层材料性能的影响[J];造纸科学与技术;2006年02期
8 熊传溪,闻荻江,皮正杰;超微细Al_2O_3增韧增强聚苯乙烯的研究[J];高分子材料科学与工程;1994年04期
9 杜晶晶;许利剑;郭雪梨;陈洪;汤建新;;纳米二氧化硅改性激光全息涂料的性能研究[J];化工时刊;2007年02期
10 金祝年;应用纳米二氧化硅改进外墙涂料性能的研究[J];化工新型材料;2004年05期
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1 苑会林,马沛岚,李军,焦书军,孙永康,刘风军;纳米CaCO_3原位本体聚合制聚丙烯的研究[J];合成树脂及塑料;2003年06期
2 何其旸,武利民,顾广新,游波;丙烯酸乳液/TiO_2纳米复合物的制备与表征[J];中国涂料;2002年06期
3 李亚利,梁勇,郑丰,肖克沈,胡壮麒;热处理过程中纳米非晶Si-N-C粉的晶化及微结构变化研究[J];无机材料学报;1996年01期
4 祖庸,任莉;超微细粉体TiO_2的性能及应用[J];钛工业进展;1996年05期
5 ;信息与动态[J];工具技术;2000年11期
6 张立德;纳米材料和技术的战略地位、发展趋势和应用[J];中国高新技术企业杂志;2000年Z1期
7 ;纳米技术发展可能经历五个阶段[J];航空精密制造技术;2001年04期
8 ;纳米复合薄膜制备技术[J];技术与市场;2001年04期
9 许秀艳,付国柱,徐瑞芬;纳米TiO_2在涂料中的应用[J];全面腐蚀控制;2001年02期
10 李文;武汉大学纳米科技研究成果显著[J];中国建材;2001年07期
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1 曹艳平;郑修鹏;李博;冯西桥;;测量微/纳米纤维弹性模量的屈曲方法[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
2 毛健;赵立涛;程鹏;李华峰;陈国需;;纳米La_2O_3或CeO_2添加对TiO_2-SiO_2润滑添加剂磨擦修复特性的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
3 肖旭贤;黄可龙;杨珉;何琼琼;;季铵盐纳米磁粒杀菌剂的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
4 田惠文;李伟华;侯保荣;;纳米SiO_2改性环氧涂层电化学阻抗谱研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第三卷)[C];2010年
5 徐舒涛;张维萍;李新;刘宪春;韩秀文;包信和;;甲醇在一维纳米限域体系扩散动力学的HP ~(129)Xe NMR研究[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
6 周涛;贺贝贝;江涵;王宁;;化学沉淀法制备纳米CeO_2的工艺研究[A];中国颗粒学会超微颗粒专业委员会第五届年会暨海峡两岸纳米颗粒学术研讨会论文集[C];2007年
7 陈旭;黄瑜;李亮;;聚吡咯纳米回形针的合成与性能[A];第九届全国微型化学实验研讨会暨第七届中学微型实验研讨会论文集[C];2011年
8 童曼;杜江坤;鲍建国;袁松虎;;微孔滤膜负载纳米Pd/Fe对五氯酚的降解研究(英文)[A];持久性有机污染物论坛2011暨第六届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2011年
9 刘恒权;姚素薇;宋仁峰;唐建军;张卫国;王宏智;李荣先;;光诱导转化法制备单晶Ag纳米三棱体和立方体[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
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1 李斌 沈路涛;纳米离我们并不遥远[N];安徽经济报;2000年
2 科言;纳米是怎么回事?[N];中国妇女报;2002年
3 林小春 姜岩;科学家呼吁走出“纳米热”的误区[N];中国化工报;2002年
4 黎昌政;我国科学家首创纳米硫[N];中国矿业报;2002年
5 本报特约记者 周建;“纳米布”陷入炒作[N];大众科技报;2000年
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10 本报记者 徐晓宁;纳米眼球还不能让盲人复明[N];健康报;2000年
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1 陆洪彬;不锈钢表面高性能纳米防护涂层研究[D];南京大学;2011年
2 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
3 任浩;纳米及表面吸附体系的第一性原理研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 汪超;磁场中Ni-纳米Al_2O_3复合镀层制备及其电沉积机理的研究[D];上海大学;2011年
5 葛性波;纳米多孔金属薄膜的制备与电催化性能[D];山东大学;2011年
6 贾鑫;飞秒激光制备半导体表面纳米周期结构[D];华东师范大学;2010年
7 唐玮;皮肤的纳米生物摩擦学行为研究[D];中国矿业大学;2010年
8 张景红;人工影响天气纳米催化剂粉体的制备与成冰性能研究[D];吉林大学;2010年
9 何典;一维纳米功能材料的静电纺丝制备及其性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 赵立华;纳米尺度光波导及微结构若干性质研究[D];南开大学;2010年
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1 齐俊杰;水溶性刺激响应碳纳米角的制备与表征[D];天津大学;2010年
2 杨微;纳米二氧化钛的复合改性及其光催化性能的研究[D];沈阳工业大学;2010年
3 杜洁;掺杂纳米碳化硅薄膜的制备及光学特性研究[D];河北大学;2008年
4 王艳明;镍氢电池正极材料纳米氢氧化镍的合成新方法研究[D];天津大学;2010年
5 李伟;聚合物/氢化钛制备纳米鳞片与复合涂膜防腐性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 张宝华;低维纳米超结构材料的可控合成及其性能的研究[D];广西师范大学;2011年
7 李娇莉;退火方式对生物成像用红色纳米磷光材料性能的影响[D];东北师范大学;2011年
8 朱元清;在球形聚合物刷反应器中制备纳米贵金属及其催化活性研究[D];华东理工大学;2012年
9 梁莹;纳米四氧化三钴的制备及其与聚苯胺的电化学复合[D];东北大学;2008年
10 张坤;聚对苯二甲酸乙二醇酯基微纳米复合材料的性能研究[D];东华大学;2011年
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