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《中国海洋大学》 2013年
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金属表面硅烷复合膜的制备及在海水中的腐蚀性能研究

邢树楠  
【摘要】:金属材料的腐蚀现象无处不在,不仅给社会发展带来了巨大的经济损失,而且阻碍着科学技术的进步。在海水环境中,金属材料的腐蚀主要是由界面开始,不断向基体内部扩展,因此对金属表面进行处理可以有效的延缓或阻止腐蚀现象的发生。传统的金属表面处理工艺(磷化及铬处理)毒性大,而且防护成本高,因此,开发一种环境友好、价格低廉、易于操作的的金属防腐技术成为一个重要的课题。 研究表明,硅烷水解后易于在金属表面成膜,但是由于膜层中微孔、裂纹和低交联区域的存在,有机硅烷膜的防腐作用并不能持久。通过在硅烷溶液中加入纳米颗粒或金属盐等无机成分来制备有机-无机硅烷复合膜可以有效地改善硅烷膜的这些缺陷,与单纯的硅烷膜相比,其在海水中的耐蚀性能也有了很大的提高。本论文选用双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)为研究对象,用浸渍法在304不锈钢表面制备了BTESPT/TiO_2/MWCNT硅烷复合膜,借助动电位极化技术和电化学阻抗技术测试了复合膜在海水中的耐蚀性能。动电位极化曲线分析结果表明,BTESPT/TiO_2/MWCNT硅烷复合膜比BTESPT/TiO_2硅烷复合膜具有更好的电化学稳定性;电化学阻抗图谱测试结果表明,BTESPT/TiO_2/MWCNT硅烷复合膜在海水中的耐蚀性能也有了很大的提高。由于TiO_2在海水环境中会优先腐蚀,MWCNT的加入,能够与TiO_2及BTESPT的官能团结合成键,对TiO_2颗粒有很好的稳固作用,同时对于增加膜的致密性,阻止腐蚀介质的浸入有很大的帮助。 本论文将BTESPT/TiO_2硅烷复合膜防腐体系引入到2024铝合金基体上,并通过电化学阻抗图谱手段研究其电化学性能,但是由于硅烷复合膜在2024铝合金基体之间的结合力比较弱,影响了膜层在海水中的的耐蚀性能。为克服这些缺点,利用阴极电沉积法在2024铝合金表面成功制备了BTESPT硅烷膜、BTESPT/TiO_2和BTESPT/TiO_2/MWCNT硅烷复合膜。扫描电子显微镜结果表明,电沉积法制备的BTESPT硅烷膜与提拉法制备的BTESPT硅烷膜相比,膜层的厚度、致密性以及成膜均匀性有明显的增加。动电位极化曲线结果表明,阴极电沉积法制备的硅烷复合膜要比浸渍法制备的复合膜更为有效的抑制腐蚀介质的浸入;电化学阻抗结果对比表明了阴极电沉积法制备的BTESPT/TiO_2/MWCNT硅烷复合膜的耐蚀性能要好于BTESPT/TiO_2复合膜,两者对比提拉法制备的BTESPT/TiO_2复合膜,其耐蚀性能提高的非常明显。一方面由于阴极电沉积法的催化作用在阴极处生成大量的OH~-,有助于增加膜层与基体之间形成Si-O-Me和Ti-O-Me化合键,使结合力增强;同时MWCNT上的羧基的引入能够与TiO_2和BTESPT的基团化合成键,提高了膜层的致密性并防止膜层的脱落。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG174.4

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