銅和碳鋼的表面修飾及其在海水中緩蝕性能的研究.pdf

1、銅和碳鋼是關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物資之一，被廣泛地應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｈ欢诓煌瑧?yīng)用環(huán)境中，它們都存在著不同程度的腐蝕，尤其是在海水這種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中的腐蝕尤為明顯，給生產(chǎn)、生活帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為銅和碳鋼尋求比較理想的、環(huán)境友好型的和無(wú)毒的緩蝕劑是一項(xiàng)非常有意義的工作。 本論文的主要研究工作分為兩部分： 第一部分研究了海水中十四烷酸及其硅烷復(fù)合物對(duì)金屬銅的緩蝕性能。采用正交試驗(yàn)方法確定了銅表

2、面超疏水膜的最佳制備條件：0.05mol/L十四酸的乙醇溶液，350C，10days。借助接觸角測(cè)試儀、掃描電鏡SEM(EDS)探討了十四酸在銅表面形成的超疏水膜的特性，在最佳成膜條件下形成的棒狀結(jié)構(gòu)的超疏水膜均勻地附著在銅基體上，接觸角達(dá)到153°。利用動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗(EIS)研究了銅表面生成的十四酸超疏水膜和普通膜的耐腐蝕性能，電化學(xué)測(cè)試表明十四酸超疏水膜對(duì)銅基體具有很好的抗腐蝕作用，而普通膜的抗腐蝕效果較差。此外，還借

3、助Gaussian(R)03計(jì)算探討了十四酸分子在銅表面的吸附行為。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)十四酸超疏水膜與銅基體的結(jié)合力比較弱，故選用硅烷偶聯(lián)劑雙-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)來(lái)增強(qiáng)兩者之間的作用力。盡管復(fù)合膜的接觸角有所下降(約125°)，但動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗測(cè)試結(jié)果表明銅表面的硅烷復(fù)合膜的耐海水腐蝕性能與單一的十四酸膜相比有了明顯提高，且復(fù)合膜的致密性和牢固性也得到極大改善。 第二部分研究了碳鋼的硅烷

4、化處理及其在海水中的耐腐蝕性能，并成功的在碳鋼表面包覆雙-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物硅烷膜及不同鈰鹽硅烷膜。利用電化學(xué)阻抗譜(EIS)、動(dòng)電位極化曲線以及紅外光譜法研究了雙-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)的水解溶劑、水解時(shí)間、溶液濃度、pH值等對(duì)硅烷膜耐蝕性能的影響，得到雙-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)的理想水解溶液是水與乙醇的混合液、水解pH=4.5、最佳水解時(shí)間是2天、硅烷溶液最佳濃

5、度是BTESPT/DIwater/ethanol=2/3/95(v/v/v)。借助電化學(xué)阻抗譜(EIS)、動(dòng)電位極化曲線、3％CuSO4溶液點(diǎn)蝕實(shí)驗(yàn)研究了各種硅烷膜在海水中的耐腐蝕性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明硫酸鈰鹽硅烷膜對(duì)碳鋼的保護(hù)作用要好于無(wú)鈰鹽硅烷膜；硅烷膜對(duì)碳鋼基體有較好的保護(hù)作用，延緩了它的腐蝕進(jìn)程，但隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)硅烷膜對(duì)基體的保護(hù)能力降低，同時(shí)利用掃描電鏡SEM和EDS能譜表征了硅烷膜的表面形貌和結(jié)構(gòu)組成，可以發(fā)現(xiàn)碳鋼表面的硅烷