陽極氧化法制備二氧化鈦膜及其在模擬深海熱液環(huán)境的耐腐蝕性能研究.pdf

1、近些年深海熱液區(qū)成為研究的一個熱點，在幾千米的深海熱液區(qū)里，由于火山、巖漿的活動，導(dǎo)致噴發(fā)出高溫的含大量硫化物的熱液。在深海熱液區(qū)有著含量很高的礦物堆，其中含有大量銅、硫、銀、金等元素和其他一些微量元素，稍加處理就可以利用，而且成礦速率大，因此具有良好的開發(fā)前景。深海熱液區(qū)中的生物種類和生物密度可以與熱帶雨林媲美。探索、研究深海熱液區(qū)也已成為全世界的共識。而鈦及鈦合金成為了科研與開采過程中安全高效運行的潛器和相關(guān)設(shè)備的首選材料，所以加強

2、鈦材料腐蝕的研究顯得極為重要。鑒于二氧化鈦良好的耐腐蝕性，本文對鈦材料進行陽極氧化，并測試其在模擬深海熱液環(huán)境的耐腐蝕性，旨在探索和研究一種能夠應(yīng)用于深海熱液環(huán)境的耐腐蝕材料。
　　 首先，采用陽極氧化法，在體積比為9:1的甘油和水電解液中，以不同電壓條件和氧化時間在金屬鈦表面制備TiO2膜，通過XRD、SEM以及極化曲線測試，最后確定制備條件為氧化電壓20V，氧化時間2h。通過親疏水性能測試和電化學阻抗分析表明，作為一種半導(dǎo)體

3、材料，二氧化鈦膜黑暗條件下表現(xiàn)出了更加優(yōu)異的疏水性能和耐腐蝕性能，這對在深海無光環(huán)境中的應(yīng)用是非常有利的。
　　 其次，對鈦試樣以及陽極氧化鈦試樣在質(zhì)量分數(shù)為3.5％的NaCl飽和H2S溶液中進行腐蝕實驗，實驗溫度分別為20℃和190℃。實驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)過陽極氧化的鈦試樣與普通鈦試樣相比，能有效減小材料的損耗。提高溫度到90℃對材料的腐蝕速率影響并不明顯。浸泡后的鈦試樣出現(xiàn)了明顯的TiH2相，而陽極氧化鈦試樣并未出現(xiàn)TiH2相。

4、>　　 最后，研究了鈦試樣以及陽極氧化鈦試樣在模擬深海熱液環(huán)境中的耐腐蝕性能。使用XRD、SEM、EDS以及拉曼光譜對腐蝕后的試樣進行分析發(fā)現(xiàn)：腐蝕后在鈦試樣以及陽極氧化鈦試樣表面都產(chǎn)生了一層非致密的TiO2膜，而通過極化曲線測試發(fā)現(xiàn)該層膜并不能對基體起到好的保護作用；腐蝕后鈦試樣表面出現(xiàn)了明顯的TiH2相，且腐蝕電位負移了450mV。而陽極氧化試樣中并未出現(xiàn)TiH2相，腐蝕電位負移較小，這也體現(xiàn)出陽極氧化膜對基體起到了良好的保護作用