论文部分内容阅读
金属腐蚀现象给国民经济带来的损失越来越引起人类的注意，金属腐蚀是一种缓慢进行的破坏，腐蚀无时不刻的在进行，腐蚀所带来的损失是极其巨大的。因此，金属材料的腐蚀与防护关系到整个国计民生与经济的可持续发展。众所周知，不锈钢的腐蚀反应通常是最先发生在和腐蚀介质接触的界面处，所以腐蚀是由不锈钢的表面逐步深入的。因此，通过对不锈钢的表面进行一些处理就可以有效地延缓甚至阻止腐蚀的发生，从而达到防腐的目的。传统的不锈钢铬处理技术对环境和人体有着巨大的伤害，急需一种无毒、防腐效果好的金属防腐工艺来替代铬处理技术。硅烷因其优异的偶联型、防腐效果和可提供附加性能而引起人们的研究兴趣。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，有机膜的固有缺陷限制了硅烷膜的应用。研究发现，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。本论文首先在不锈钢基体上制备了BTESPT/Ce硅烷复合膜，并利用电化学技术考察了铈源对复合膜性能的影响，实验结果表明，硝酸铈作为铈源的BTESPT/Ce硅烷复合膜对不锈钢基体的保护性能最好。并利用扫描电子显微镜和能谱测试分析了BTESPT/Ce硅烷复合膜的表面显微形貌和元素组成，观察发现，铈离子的加入增加了硅烷膜的表面粗糙度。利用动电位极化曲线、电化学阻抗（EIS）研究了BTESPT膜和BTESPT/Ce硅烷复合膜对不锈钢基体的保护性能，测试结果发现BTESPT/Ce硅烷复合膜的抗蚀性能远远好于BTESPT膜。同时浸泡实验表明BTESPT/Ce硅烷复合膜在3.5wt.%NaCl溶液中具有很好的的稳定性，因此能够很好的抑制海水中氯离子的侵蚀。酞酸丁酯水解后可以形成大量的羟基基团（TiOH），它可以和硅烷水解后形成的羟基基团（SiOH）发生缩合反应。SiOH和TiOH可以在304不锈钢表面形成协同吸附，可以增强硅烷膜和不锈钢基体的结合力。以酞酸丁酯为二氧化钛的前驱体在304不锈钢表面制备了BTESPT/TiO2硅烷复合膜，采用动电位极化技术和电化学阻抗谱测试了BTESPT/TiO2硅烷复合膜对不锈钢基体的保护性能，动电位极化结果表明，BTESPT/TiO2硅烷复合膜有效的抑制了不锈钢的腐蚀；电化学阻抗结果表明，BTSEPT/TiO2硅烷复合膜的耐蚀效果较BTSEPT硅烷膜有很大的提高，浸泡15天后，仍然对不锈钢基体有很好的保护效果。首先，TiO2的加入增加了复合膜的致密性，抑制了Cl-, H2O和O2等腐蚀粒子的进入，同时也抑制了腐蚀产物的扩散，使得腐蚀产物在腐蚀位置附近的小孔处聚集起来，阻止了腐蚀的进一步发生。其次，TiOH基团和SiOH基团在不锈钢表面的协同吸附，增强了BTSEPT/TiO2硅烷复合膜和不锈钢基体的结合力，有效的防止了在浸泡过程中的剥离现象的发生。再次，TiO2可以和阴极生成的OH-离子发生反应形成钛酸盐钝化膜，有效地抑制腐蚀电化学反应。最后，TiO2颗粒将会优先受到腐蚀，使膜层的其他部分免受侵蚀，对不锈钢基体起到了阴极保护的作用。BTESPT/TiO2硅烷复合膜的耐蚀机理之一是TiO2优先受到腐蚀，起到阴极保护作用。一旦TiO2被侵蚀消耗完毕，这种保护作用将会消失。为了延缓TiO2的损耗，在BTESPT/TiO2硅烷复合膜中加入了羧基化的碳纳米管。本实验先用TiO2溶胶对多壁碳纳米管进行包覆处理，然后在不锈钢表面制备了BTESPT/TiO2/MWCNT硅烷复合膜，采用动电位极化技术和电化学阻抗谱分析了BTESPT/TiO2/MWCNT硅烷复合膜的耐蚀性能，测试结果表明，BTESPT/TiO2/MWCNT硅烷复合膜的耐蚀性能较BTESPT/TiO2硅烷复合膜有很大的提高。