碳鋼表面超疏水復(fù)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(hù)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(hù)金屬基體。本論文針對(duì)金屬表面單層保護(hù)涂層的一些不足,在碳鋼表面設(shè)計(jì)一種復(fù)合涂層,并將仿生的超疏水膜層應(yīng)用到復(fù)合涂層表面,以提高碳鋼的耐蝕性。
　　首先,采用化學(xué)鍍和溶膠-凝膠技術(shù)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(shí)易分解的特性,在復(fù)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(zhì)對(duì)粗糙表面進(jìn)行修飾。采用多種測試技術(shù)對(duì)復(fù)合涂層樣品的接觸角、物相、化學(xué)組成、形貌和耐蝕性能進(jìn)行了測試表征。結(jié)果表明,制備出的復(fù)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(fù)合涂層均具有超疏水性,而Ti與CTAB摩爾比為4/1的復(fù)合涂層只具有疏水性,其接觸角值約為120±3o。然而,電化學(xué)結(jié)果表明,Ti與CTAB摩爾比為2/1和4/

3、1的復(fù)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(shí),本文對(duì)復(fù)合涂層在滅菌海水中的的腐蝕機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　在制備出超疏水復(fù)合涂層的基礎(chǔ)之上,本文對(duì)超疏水復(fù)合涂層的耐蝕動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。將超疏水復(fù)合涂層樣品浸泡到滅菌海水中不同的時(shí)間,對(duì)其疏水的穩(wěn)定性、組分、微觀形貌和耐蝕性進(jìn)行了分析表征。結(jié)果表明,在空氣中,超疏復(fù)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(nèi),其超疏水性能下

4、降,并隨著浸泡時(shí)間的增加而變?yōu)槭杷畯?fù)合涂層。微觀形貌和組分分析結(jié)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(xué)數(shù)據(jù)顯示,浸泡到海水中168h后的復(fù)合涂層樣品仍具有較好的耐蝕性能。通過腐蝕機(jī)理分析,推測是復(fù)合涂層內(nèi)部的TiO2/ZnO密封的Ni-P鍍層起了關(guān)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(diào)查研究了一些具有超疏水和疏水性表面的復(fù)合涂層的耐蝕性能。結(jié)果表明,超疏水