【摘要】：近年來,超疏水技術(shù)作為一種新型的環(huán)境友好型防腐方式得到了廣泛的關(guān)注。本文通過廉價簡單的電化學(xué)沉積方式制備了具有微米-納米復(fù)合微觀結(jié)構(gòu)的鎳鍍層,經(jīng)十四酸修飾后,鍍層顯示出了良好的超疏水性能。在此基礎(chǔ)上,為了進一步提高超疏水鎳鍍層的機械性能、超疏水性能和防腐性能。作者通過添加SiO_2納米粒子、片層石墨烯,制備了超疏水Ni-SiO_2復(fù)合鍍層和超疏水石墨烯復(fù)合鎳鍍層。同時,本文通過靜態(tài)接觸角和滾動角測試鍍層的潤濕特性,通過摩擦測試測量超疏水鍍層的機械性能,通過電化學(xué)測試和腐蝕介質(zhì)浸泡試驗考察超疏水鍍層的耐蝕性,最后通過掃描電鏡和EDS能譜圖觀察鍍層的微觀形貌和鍍層的化學(xué)成分。對比研究發(fā)現(xiàn)制備的三種超疏水鍍層各項性能的差異,其中得出的結(jié)論如下:(1)通過電化學(xué)沉積法制得鎳鍍層在經(jīng)化學(xué)修飾后,顯示出良好的超疏水性能。當(dāng)電流密度為3 A/dm2,電鍍時間為10min時,制得的超疏水鎳鍍層具有最佳的機械性能,經(jīng)10次循環(huán)摩擦測試仍能保持超疏水性能,其靜態(tài)接觸角達到153.2±0.54°,其滾動角約為15°。通過與普通鎳鍍層進行對比,超疏水鎳鍍層具有更佳的耐腐蝕性能,其自腐蝕電流密度為1.324×10-7 A·cm-2,阻抗值高達3.39×105Ω·cm2。經(jīng)3.5 wt.%Na Cl腐蝕溶液的浸泡48小時后,仍具有良好的耐蝕性能。(2)通過溶膠凝膠法制備的SiO_2納米粒子粒徑大約為200-300 nm,當(dāng)電流密度為3 A/dm2,電鍍時間為10 min時,鍍層中SiO_2納米粒子含量顯著提高。制得的超疏水Ni-SiO_2復(fù)合鍍層在經(jīng)15次循環(huán)摩擦測試仍能保持超疏水性能,其靜態(tài)接觸角最大達到156.7±0.74°,其滾動角為8.7±1.0°,表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性能。其自腐蝕電流密度為1.099×10-7 A·cm-2,阻抗值3.47×105Ω·cm2,表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能。(3)經(jīng)過添加片層石墨烯制得的超疏水鍍層,具有明顯的微米-納米多級分層結(jié)構(gòu)。表現(xiàn)出了最佳的超疏水性能,當(dāng)電流密度為2 A/dm2時,其靜態(tài)接觸角最大可達到160.4±1.5°,滾動角低至4°。鍍層的阻抗達為2.8×106Ω·cm2,自腐蝕電流密度低至1.961×10-8 A·cm-2。經(jīng)過60次的循環(huán)摩擦測試仍具有超疏水特性。進過72小時腐蝕介質(zhì)浸泡,仍具有較好的防腐蝕性能。
[Abstract]:In recent years, superhydrophobic technology as a new type of environmental-friendly anticorrosion has been widely concerned. In this paper, nickel coatings with micron-nano composite microstructure were prepared by cheap and simple electrochemical deposition. The coatings showed excellent superhydrophobic properties after modification with tetradecanoic acid. On this basis, in order to further improve the mechanical properties, super hydrophobic and anticorrosive properties of super hydrophobic nickel coating. Superhydrophobic Ni-SiO_2 composite coating and superhydrophobic graphene composite nickel coating were prepared by adding SiO_2 nanoparticles and lamellar graphene. At the same time, the wetting characteristics of the coating were tested by static contact angle and rolling angle, the mechanical properties of superhydrophobic coating were measured by friction test, and the corrosion resistance of superhydrophobic coating was investigated by electrochemical test and corrosion medium immersion test. Finally, the microstructure and chemical composition of the coating were observed by scanning electron microscope (SEM) and EDS spectroscopy. The results show that the properties of the three kinds of superhydrophobic coatings are different. The conclusions are as follows: (1) the electrochemically modified nickel coatings show good superhydrophobic properties. When the current density is 3 A / dm2 and the electroplating time is 10min, the superhydrophobic nickel coating has the best mechanical properties. After 10 cycles of friction test, the superhydrophobicity can still be maintained. The static contact angle is 153.2 鹵0.54 擄and the rolling angle is about 15 擄. Compared with ordinary nickel coating, superhydrophobic nickel coating has better corrosion resistance, and its corrosion current density is 1.324 脳 10 ~ (-7) A cm-2, impedance of 3.39 脳 10 ~ 5 惟 cm2.. After being immersed in 3.5 wt.%Na Cl corrosion solution for 48 hours, the SiO_2 nanoparticles still have good corrosion resistance. (2) the diameter of SiO_2 nanoparticles prepared by sol-gel method is about 200-300 nm, when the current density is 3 A / dm2 and the electroplating time is 10 min. The content of SiO_2 nanoparticles in the coating increased significantly. The superhydrophobic Ni-SiO_2 composite coating can maintain its hydrophobicity after 15 cycles of friction test. The maximum static contact angle is 156.7 鹵0.74 擄and the rolling angle is 8.7 鹵1.0 擄, showing excellent superhydrophobic properties. The self-corrosion current density is 1.099 脳 10 ~ (-7) A cm-2, impedance value 3.47 脳 10 ~ 5 惟 cm2, shows good corrosion resistance. (3) the superhydrophobic coating prepared by adding graphene lamellar has obvious micron-nanometer multilevel delamination structure. When the current density is 2 A/dm2, the maximum static contact angle is 160.4 鹵1.5 擄and the rolling angle is as low as 4 擄. The impedance of the coating is 2.8 脳 10 ~ 6 惟 cm2, and the corrosion current density is as low as 1.961 脳 10 ~ (-8) A cm-2.. After 60 times of cyclic friction test, it still has super hydrophobic property. After 72 hours of immersion in corrosion medium, it still has good corrosion resistance.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.4

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本文編號：2239094