金屬表面硅烷復合膜的制備及在海水中的腐蝕性能研究.pdf

1、金屬材料的腐蝕現(xiàn)象無處不在，不僅給社會發(fā)展帶來了巨大的經(jīng)濟損失，而且阻礙著科學技術(shù)的進步。在海水環(huán)境中，金屬材料的腐蝕主要是由界面開始，不斷向基體內(nèi)部擴展，因此對金屬表面進行處理可以有效的延緩或阻止腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。傳統(tǒng)的金屬表面處理工藝（磷化及鉻處理）毒性大，而且防護成本高，因此，開發(fā)一種環(huán)境友好、價格低廉、易于操作的的金屬防腐技術(shù)成為一個重要的課題。
　　研究表明，硅烷水解后易于在金屬表面成膜，但是由于膜層中微孔、裂紋和低交聯(lián)區(qū)

2、域的存在，有機硅烷膜的防腐作用并不能持久。通過在硅烷溶液中加入納米顆粒或金屬鹽等無機成分來制備有機-無機硅烷復合膜可以有效地改善硅烷膜的這些缺陷，與單純的硅烷膜相比，其在海水中的耐蝕性能也有了很大的提高。本論文選用雙-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)為研究對象，用浸漬法在304不銹鋼表面制備了BTESPT/TiO2/MWCNT硅烷復合膜，借助動電位極化技術(shù)和電化學阻抗技術(shù)測試了復合膜在海水中的耐蝕性能。動電位極化曲線分

3、析結(jié)果表明，BTESPT/TiO2/MWCNT硅烷復合膜比BTESPT/TiO2硅烷復合膜具有更好的電化學穩(wěn)定性；電化學阻抗圖譜測試結(jié)果表明，BTESPT/TiO2/MWCNT硅烷復合膜在海水中的耐蝕性能也有了很大的提高。由于TiO2在海水環(huán)境中會優(yōu)先腐蝕，MWCNT的加入，能夠與TiO2及BTESPT的官能團結(jié)合成鍵，對TiO2顆粒有很好的穩(wěn)固作用，同時對于增加膜的致密性，阻止腐蝕介質(zhì)的浸入有很大的幫助。
　　本論文將BTESP

4、T/TiO2硅烷復合膜防腐體系引入到2024鋁合金基體上，并通過電化學阻抗圖譜手段研究其電化學性能，但是由于硅烷復合膜在2024鋁合金基體之間的結(jié)合力比較弱，影響了膜層在海水中的的耐蝕性能。為克服這些缺點，利用陰極電沉積法在2024鋁合金表面成功制備了BTESPT硅烷膜、BTESPT/TiO2和BTESPT/TiO2/MWCNT硅烷復合膜。掃描電子顯微鏡結(jié)果表明，電沉積法制備的BTESPT硅烷膜與提拉法制備的BTESPT硅烷膜相比，膜層

5、的厚度、致密性以及成膜均勻性有明顯的增加。動電位極化曲線結(jié)果表明，陰極電沉積法制備的硅烷復合膜要比浸漬法制備的復合膜更為有效的抑制腐蝕介質(zhì)的浸入；電化學阻抗結(jié)果對比表明了陰極電沉積法制備的BTESPT/TiO2/MWCNT硅烷復合膜的耐蝕性能要好于BTESPT/TiO2復合膜，兩者對比提拉法制備的BTESPT/TiO2復合膜，其耐蝕性能提高的非常明顯。一方面由于陰極電沉積法的催化作用在陰極處生成大量的OH-，有助于增加膜層與基體之間形成