發(fā)布時間：2017-09-19 13:13

  本文關(guān)鍵詞：鋁基超疏水表面的制備與腐蝕防護性研究

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【摘要】：本論文以金屬鋁為基體材料,通過簡單的溶液浸泡法,在金屬鋁表面成功構(gòu)造了具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)的氧化鋁薄膜(浸泡溶液為Na Cl O水溶液)和氧化鈰薄膜(浸泡溶液為Ce Cl3?7 H2O/H2O2水溶液),并分別利用十六烷基三甲氧基硅烷和硬脂酸對樣品進行疏水化處理,獲得了氧化鋁超疏水表面和氧化鈰超疏水表面。利用接觸角測量儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線光電子能譜儀(XPS)、X射線能譜儀(EDS)等設(shè)備對樣品進行了一系列表征。研究了超疏水樣品暴露在室溫環(huán)境(25-30°C,相對濕度50-60%)、潮濕環(huán)境(20°C,相對濕度100%)和氯化鈉水溶液中(3.5 wt.%)表面潤濕性隨時間的變化。重點研究了超疏水樣品的腐蝕防護性能,并探討了其腐蝕防護機理。具體結(jié)論如下:(1)制備影響因素:氧化鋁超疏水表面潤濕性與次氯酸鈉濃度和反應(yīng)時間有關(guān),不同的反應(yīng)條件下,樣品形成不同的微觀表面粗糙結(jié)構(gòu),進而影響表面的潤濕性,最優(yōu)實驗條件為次氯酸鈉水溶液的濃度3.0wt.%、反應(yīng)時間15min。氧化鈰超疏水表面潤濕性與沉積液配比、沉積溫度和沉積時間有關(guān)。正交實驗結(jié)果表明,最優(yōu)實驗方案為氯化亞鈰的濃度40 g/L、過氧化氫的濃度60 m L/L、溫度40°C、處理時間60 min。(2)超疏水持久性:暴露在室溫環(huán)境下(25-30°C,相對濕度50-60%)60天后,氧化鋁超疏水表面靜態(tài)接觸角由161.0°減小為153.0°,滾動角由5.0°增加到6.5°;暴露在潮濕環(huán)境下(20°C,相對濕度100%)60小時后,靜態(tài)接觸角下降至150.8°。暴露在室溫環(huán)境下(25-30°C,相對濕度50-60%)300天后,氧化鈰超疏水表面靜態(tài)接觸角由167.5°減小為154.0°,滾動角由0.0°左右增大到7.2°;浸泡在3.5 wt.%氯化鈉水溶液中10天后,靜態(tài)接觸角由167.0°減小為160.8°,滾動角由0°增大到7.0°。(3)腐蝕防護性能:在氯化鈉水溶液中浸泡一段時間之后,氧化鋁超疏水表面(7天)和氧化鈰超疏水表面(200小時)的潤濕性和表面形貌幾乎沒有發(fā)生改變,氧化鋁超疏水表面成分也僅發(fā)生了微小的改變。直觀地表明了超疏水表面具有良好的腐蝕防護性能。動電位極化曲線的測試結(jié)果表明,與金屬鋁(腐蝕電流密度為1364.5 n A?cm-2)相比,氧化鈰超疏水表面(腐蝕電流密度為47.7 n A?cm-2)和氧化鋁超疏水表面(腐蝕電流密度為294.7 n A?cm-2)均能夠極大降低腐蝕電流密度,從而改善金屬鋁的腐蝕防護性能。(4)腐蝕防護機理:直觀觀察到了處于氧化鈰超疏水表面/氯化鈉水溶液的“氣袋”層。“氣袋”層理論是超疏水表面腐蝕防護的重要機理,它的存在成功阻礙了腐蝕介質(zhì)中的活潑陰離子的吸附,抑制了可溶性絡(luò)合物的產(chǎn)生,從而延緩了腐蝕的發(fā)生。對比腐蝕電流密度也可以發(fā)現(xiàn),氧化鈰超疏水表面腐蝕防護性能優(yōu)于氧化鋁超疏水表面,這可能是由于稀土轉(zhuǎn)換膜的形成進一步阻礙了氧氣和電子在溶液中的傳遞和轉(zhuǎn)換,抑制了陰極氧化反應(yīng),延緩了金屬腐蝕,增強了腐蝕防護性。
【關(guān)鍵詞】：金屬鋁 超疏水 腐蝕性 持久性
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG178
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 引言9
• 1.2 鋁及其腐蝕行為9-12
• 1.3 超疏水表面理論及耐蝕研究12-23
• 1.3.1 超疏水簡介及表征12-15
• 1.3.2 基本理論模型15-17
• 1.3.3 超疏水表面的制備方法17-21
• 1.3.4 超疏水表面的防腐蝕性能研究21-23
• 1.4 本論文研究的意義與內(nèi)容23-25
• 第二章 氧化鋁超疏水表面制備及其抗腐蝕性25-41
• 2.1 引言25
• 2.2 實驗內(nèi)容25-28
• 2.2.1 材料及實驗儀器25-26
• 2.2.2 實驗過程26-28
• 2.2.3 樣品的表征28
• 2.3 結(jié)果與討論28-40
• 2.3.1 表面潤濕性28-29
• 2.3.2 NaClO濃度對表面潤濕性的影響29
• 2.3.3 反應(yīng)時間對表面潤濕性的影響29-31
• 2.3.4 Al-NaClO-HTS樣品表面形貌分析31-32
• 2.3.5 超疏水表面穩(wěn)定性研究32-33
• 2.3.6 超疏水樣品抗腐蝕性研究33-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 氧化鈰超疏水表面制備及其抗腐蝕性41-57
• 3.1 引言41
• 3.2 實驗41-44
• 3.2.1 主要材料及儀器41-42
• 3.2.2 實驗過程42-44
• 3.2.3 樣品的表征44
• 3.3 結(jié)果與討論44-56
• 3.3.0 正交試驗44-46
• 3.3.1 超疏水樣品的成分分析46-47
• 3.3.2 動電位極化曲線測試47-48
• 3.3.3 超疏水表面穩(wěn)定性研究48-49
• 3.3.4 抗NaCl浸泡腐蝕性49-52
• 3.3.5 抗HCl點蝕性52-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第四章 總結(jié)與展望57-60
• 4.1 總結(jié)57-59
• 4.2 展望59-60
• 參考文獻60-67
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文67-68
• 致謝68-69

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本文編號：881844