碳鋼表面超疏水復合涂層的制備及其耐海水腐蝕性能研究.pdf

1、目前,金屬表面的保護涂層種類很多,但由于單層涂層自身特性或制備方法的限制,造成單層涂層不能較好的保護金屬基體。本論文針對金屬表面單層保護涂層的一些不足,在碳鋼表面設計一種復合涂層,并將仿生的超疏水膜層應用到復合涂層表面,以提高碳鋼的耐蝕性。
　　首先,采用化學鍍和溶膠-凝膠技術在碳鋼表面依次制備Ni-P鍍層、TiO2/ZnO涂層。其次,利用十六烷基三甲基溴化烷(CTAB)在熱處理時易分解的特性,在復合涂層(Ni-P)/(TiO2/

2、ZnO)表面制備具有不同粗糙度的粗糙表面,然后用疏水低表面能物質對粗糙表面進行修飾。采用多種測試技術對復合涂層樣品的接觸角、物相、化學組成、形貌和耐蝕性能進行了測試表征。結果表明,制備出的復合涂層都大大提高了碳鋼基體的耐蝕性。其中,Ti與CTAB摩爾比為1/2、1/1和2/1的復合涂層均具有超疏水性,而Ti與CTAB摩爾比為4/1的復合涂層只具有疏水性,其接觸角值約為120±3o。然而,電化學結果表明,Ti與CTAB摩爾比為2/1和4/

3、1的復合涂層具有較好的耐蝕性,這說明超疏水性性能優(yōu)異的樣品并不一定就具有較好的耐蝕性。同時,本文對復合涂層在滅菌海水中的的腐蝕機理進行了分析。
　　在制備出超疏水復合涂層的基礎之上,本文對超疏水復合涂層的耐蝕動力學進行了研究。將超疏水復合涂層樣品浸泡到滅菌海水中不同的時間,對其疏水的穩(wěn)定性、組分、微觀形貌和耐蝕性進行了分析表征。結果表明,在空氣中,超疏復合涂層樣品具有比較穩(wěn)定的超疏水性,而將樣品浸泡到海水中24h內,其超疏水性能下

4、降,并隨著浸泡時間的增加而變?yōu)槭杷畯秃贤繉印Ｎ⒂^形貌和組分分析結果表明,浸泡到海水中的樣品表面存在輕微的破壞和水解。但是,電化學數據顯示,浸泡到海水中168h后的復合涂層樣品仍具有較好的耐蝕性能。通過腐蝕機理分析,推測是復合涂層內部的TiO2/ZnO密封的Ni-P鍍層起了關鍵作用。
　　在上述的研究中發(fā)現(xiàn)超疏水性能好的樣品,其耐蝕性能并不是最優(yōu)。因此,本文又調查研究了一些具有超疏水和疏水性表面的復合涂層的耐蝕性能。結果表明,超疏水