铝基超疏水表面膜的制备及耐蚀性能研究

发布时间：2019-02-18 09:27

【摘要】：金属腐蚀问题不仅给国民经济造成了巨大损失,而且造成了各种能源和资源的浪费。相较传统的防腐蚀方式,超疏水表面处理技术作为一项新型环保的防腐蚀技术,能有效的抑制各种功能材料的腐蚀问题,应用范围比较广泛。本文将超疏水表面处理技术应用到腐蚀与防护领域,运用不同方法制备了超疏水铝合金表面,对铝合金在模拟海水中的耐蚀性能进行了研究。研究采用不同的表面处理技术在铝合金5052表面构造了具有不同微纳米结构的超疏水膜,并通过电化学测试和接触角测量的方法研究了其润湿性能以及在模拟海水下的耐蚀性能。此外,也对其表面形貌和组成结构进行表征,分析了铝合金超疏水膜的形成及其耐蚀的机理。主要结果如下:一、采用了一步电沉积方法在铝合金表面成功制备了超疏水膜层。通过控制不同沉积电压,当电压为10 V时成功在0.04 M七水合氯化铈和0.1 M肉豆蔻酸的乙醇溶液中制备了接触角最大达到156o的超疏水表面,方法简单易操作,膜层均匀致密。采用了电化学的方法研究了其耐蚀性能,结果发现在模拟海水溶液中表现出了优异的耐蚀性能,在模拟海水溶液中的保护效率可以达到99.1%,浸泡9天后的接触角仍有143.0o,而保护效率下降到94.7%。在空气中放置60天后其接触角无明显变化,仍在150o以上。证明此方法制备的超疏水表面在空气和模拟海水中均有较优异的稳定性。结合表面EDS元素分析及红外分析,电沉积后金属表面生成了铈的肉豆蔻酸盐,从而具有了超疏水性。二、采用了在碱性的氨水溶液中刻蚀然后硬脂酸改性的表面处理技术,在铝合金表面构建了复合的微纳米结构,得到最佳的工艺条件为:将铝合金在质量分数为10%的氨水刻蚀液中刻蚀6 h,然后在60 oC水浴条件经硬脂酸修饰1 h。所制备的铝合金超疏水表面接触角可达到153o,通过表征发现超疏水膜表面具有比较均匀的片状的微纳结构。采用电化学的方法研究了其耐蚀性能,结果发现铝合金超疏水表面在模拟海水中均表现出了优异的耐蚀性能,在模拟海水溶液中的保护效率可以达到99.6%,浸泡9天后其保护效率下降到92.9%。与空白金属相比仍然具有较好的耐蚀性。通过超疏水表面与硬脂酸粉末的红外谱图对比,表明经过此方法处理的铝合金表面形成了铝的硬脂酸盐,从而具有了超疏水性。三、采用水热改性法,将试样在0.025 mol/L七水合氯化铈和0.25 mol/L尿素的混合水溶液的反应釜中水热6 h,反应温度120 oC,最后取出在60 oC水浴条件下用硬脂酸修饰1 h后,成功在铝合金表面制备了具有微纳米级氧化铈纳米棒结构的超疏水膜。其接触角能达到155.5o,在模拟海水溶液中表现出了优异的耐蚀性能,保护效率能达到99.6%;在模拟海水中浸泡9天后,超疏水铝合金表面保护效率仍能达到97.1%,膜层具有较好的稳定性。结合EDS元素分析及红外分析,表明铝合金表面经过水热处理后形成了氧化铈的纳米棒状结构,进一步通过硬脂酸改性后,具备了超疏水性能。
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【学位授予单位】：上海电力学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.4

【参考文献】