【摘要】：磷酸鎂水泥(Magnesium Phosphate Cement,MPC)是一種新型的無機材料,且具有陶瓷的部分性能,因其固化速度快、早期強度高、環(huán)境適應性強等優(yōu)點而常用于工程快速修補、固化有害廢棄物等領域,因此受到國內外學者研究關注。磷酸鎂水泥涂層作為一種無機的環(huán)保材料,避免了有機涂層不耐高溫、易老化、不環(huán)保,以及金屬鍍層產生電鍍液污染環(huán)境、成本高等缺點。目前國外已有研究將磷酸鎂水泥用作金屬的有效防腐涂層,但國內報道極少。因此本論文主要通過電化學測試等方法來探究磷酸鎂水泥涂層對Q235鋼的防腐性能及相應機理。本論文采用不同酸堿摩爾比(P/M)制備磷酸鎂水泥漿體并涂刷于Q235鋼表面。通過XRD、SEM、線性極化測試、電化學阻抗測試及鹽霧試驗等方法研究MPC涂層的耐腐蝕性。實驗結果表明,P/M為1:5的涂層體系下的電荷轉移電阻最大,耐腐蝕性最優(yōu)。經過1440h中性鹽霧腐蝕試驗后,MPC涂層表面未出現任何的銹蝕現象,表明其對Q235鋼具有長期的防腐保護作用。MPC涂層主要由未反應的MgO和Al_2O_3顆粒,以及相對較少的水化產物MgKPO_4·6H_2O組成,涂層表面可見少量微裂紋,其中P/M為1:5的涂層表面結構更加致密。MPC涂層與金屬基體間具有良好的粘結強度(4.6±0.7 MPa)。浸泡實驗和動電位極化法結果表明,Q235鋼在3.5%NaCl溶液中的腐蝕速率較快;在添加MgO和MPC后的NaCl溶液中,Q235鋼的腐蝕速率明顯降低,表明MgO和MPC對Q235鋼均有一定的緩蝕作用。推斷MPC的防腐機理不僅源于其物理阻隔效果,還有可能是MPC中溶解出的磷酸根離子和OH~-在金屬表面形成了惰性層,保護金屬不受腐蝕。另外,將原料中氧化鋁等體積替換為粉煤灰制得MPC涂層。XRD、SEM、電化學測試的實驗結果表明,相較于內摻氧化鋁的MPC涂層,內摻粉煤灰的MPC涂層體系下的電荷轉移電阻略微降低,表明內摻粉煤灰并未明顯改善MPC的耐腐蝕性。內摻粉煤灰的MPC涂層主要由MgKPO_4·6H_2O、未反應的MgO、Al_2O_3和SiO_2組成,涂層表面較光滑,但有大量明顯可見的裂紋。粉煤灰作為一種經濟環(huán)保的填料,具有良好的利用價值,只是其對MPC的長期耐蝕性的影響規(guī)律還需進一步探究。將原料中部分氧化鋁等體積替換為硅灰制得MPC涂層。XRD、SEM、電化學測試的實驗結果表明,內摻硅灰和Al_2O_3組合的MPC涂層體系下的電荷轉移電阻明顯增大,表明MPC耐蝕性有所提高,且摻加15%硅灰和35%Al_2O_3的涂層的耐腐蝕性最優(yōu)。涂層主要由MgKPO_4·6H_2O、未反應的MgO、Al_2O_3、SiO_2顆粒及MgSiO_3凝膠新相組成,不同大小的顆粒填充了涂層內部的孔洞和縫隙,使得涂層致密度增大。通過內摻和外涂甲基硅酸鈉(SMS)防水劑的方式對磷酸鎂水泥涂層進行化學改性。電化學測試結果表明,內摻一定量的SMS對MPC涂層的耐腐蝕性能有所提高,且摻入量越大,耐蝕性改善效果越明顯。但SMS摻量不宜過大,若超過1%則會在MPC內部留下較多未及時排出的氣孔,致使涂層耐蝕性下降。外涂SMS后,MPC涂層表面形成的憎水層能有效的阻隔水分進入涂層內部,使涂層抗?jié)B性能得到提高。且外涂PMS的濃度越高,MPC涂層的耐蝕性能越優(yōu)異,但濃度也不宜過高。本論文研究了Q235鋼表面MPC涂層的耐腐蝕性能,并通過幾種方式對MPC涂層進行了一定的改性,為后續(xù)磷酸鎂水泥在防腐方向的新應用提供了新的視角。
【圖文】：

2+：Fe → Fe2++ 2e-內部從陽極流向陰極，而 Fe2+是經溶液從接觸的電解質不同，陰極反應也不一樣。下，H+吸收由陽極流過來的電子，生成 H2H++ 2e-→ H2中性條件下，金屬表面水膜中的氧也吸收O2+ 2H2O + 4e-→ 4OH-中與 Fe2+擴散相遇，生成 Fe(OH)2,Fe(OH成鐵銹（鐵的各種氫氧化物和氧化物的混

圖 1-2 常見的金屬腐蝕防護涂層金屬涂層多以電沉積的方式在被保護金屬制品表面形成另一種金屬保護鍍層，這層保護層常被稱為鍍層金屬。金屬鍍層的主要方法有電鍍[11]、熱噴涂[12]、化學鍍及熱浸鍍[13]等。如電鍍是通過在基材金屬（作為陰極）和將被沉積的陽極物質間添加電壓，使浸入在電解質中的基材表面形成鍍層。雖然鍍鉻和鍍鎳過程能使基底金屬具有耐蝕性，但是產生的殘余拉伸應力會導致疲勞強度的損失，且電鍍耗用金屬的成本較高，產生的工業(yè)廢水會危害到人類健康及環(huán)境[11]。熱噴涂，是利用高速氣流用噴槍將熔融金屬材料噴射到金屬工件表面，形成涂層。熱噴涂效率高，可獲得連續(xù)的涂層，還可噴涂到滾涂、刷涂不易施工的部位。但操作環(huán)境較差，往往伴有噪聲和粉塵，可能產生有毒金屬蒸汽、熱輻射等。有機涂層作為一種裝飾性與保護性涂層，適用廣泛。但就傳統(tǒng)有機涂料而言，含有很多有機化合物，，成膜材料中的成分主要有酚醛樹脂、丁苯橡膠、氯化橡膠等，在使用
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.45

【參考文獻】

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1 孟芹;廖梓s

本文編號：2609468