铝表面石墨烯复合涂层的腐蚀防护探究

发布时间：2021-10-26 22:33

　　铝及铝合金具有比重小、易加工、导电导热性优良等优点,广泛应用于建筑、包装、军工和新能源等领域。铝表面容易生成一层氧化保护膜以提高耐蚀性,然而在处于中性盐等介质中,氧化膜的稳定性显著下降,难以对铝基底提供保护,因此发展更加有效的腐蚀防护措施不仅必要而且迫在眉睫。石墨烯具有优异的屏蔽性、缓蚀性、增固性等特性,在金属腐蚀防护领域具有广阔的潜在应用前景。本工作侧重将石墨烯作为一种纳米填料掺杂在改性聚氨酯有机涂料和壳聚糖季铵盐中形成复合涂层,采用电化学测试手段考察石墨烯对涂层防腐性能的影响,并探讨了其耐蚀性机理。本论文主要研究进展如下:（1）利用扫描电子显微镜、红外反射吸收光谱、X射线衍射光谱、拉曼光谱、热重分析仪及X光电子能谱技术对石墨烯合成材料进行表征分析,发现石墨经过改进的Hummers法氧化后,结构表面修饰了大量的含氧官能团,形成氧化石墨烯,再经过强碱加热法还原为石墨烯。（2）通过电化学研究方法、扫描电子显微镜、导热分析仪、拉拔实验和百格法分析,设计了不同含量石墨烯掺杂的改性聚氨酯复合涂层,研究其对3.5%NaCl溶液中铝腐蚀行为以及导热性、结合力的影响。结果表明,石墨烯少量掺杂后会显著... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

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英文摘要
第一章 绪论
    1.1 铝及铝合金的腐蚀
        1.1.1 点蚀
        1.1.2 晶间腐蚀
        1.1.3 电偶腐蚀
        1.1.4 应力腐蚀开裂
        1.1.5 缝隙腐蚀
    1.2 铝及铝合金的腐蚀防护
        1.2.1 电化学保护法
            1.2.1.1 阴极保护法
            1.2.1.2 阳极保护法
        1.2.2 缓蚀剂
        1.2.3 涂层防护
    1.3 石墨烯
        1.3.1 石墨烯简介
        1.3.2 石墨烯的制备方法
            1.3.2.1 机械剥离法
            1.3.2.2 外延生长法
            1.3.2.3 化学气相沉积法
            1.3.2.4 氧化还原法
        1.3.3 石墨烯在防腐领域中的应用
            1.3.3.1 石墨烯腐蚀防护的理论基础
            1.3.3.2 石墨烯防腐应用
    1.4 壳聚糖季铵盐
    1.5 本论文的研究目的与设想
    参考文献
第二章 实验方法及仪器
    2.1 扫描电子显微镜(SEM)
    2.2 红外反射吸收光谱(IRAS)
    2.3 X射线衍射技术(XRD)
    2.4 拉曼光谱(Raman)
    2.5 热重分析(TGA)
    2.6 X射线光电子能谱(XPS)
    2.7 原子力显微镜(AFM)
    2.8 电化学测试技术
    2.9 涂层测厚技术
    2.10 导热分析仪
    参考文献
第三章 还原氧化石墨烯的制备
    3.1 前言
    3.2 样品制备
        3.2.1 氧化石墨的制备
        3.2.2 还原氧化石墨烯的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 红外反射吸收光谱分析
        3.3.2 扫描电子显微镜分析
        3.3.3 X射线衍射图谱分析
        3.3.4 Raman光谱分析
        3.3.5 热重分析
        3.3.6 X射线光电子能谱分析
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 石墨烯/改性聚氨酯复合涂层的防腐性能探究
    4.1 前言
    4.2 实验
        4.2.1 电极与溶液的制备
        4.2.2 石墨烯/改性聚氨酯复合涂层的制备
        4.2.3 导热性测试
        4.2.4 结合力测试
        4.2.5 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 石墨烯/DTM复合涂料稳定性
        4.3.2 复合涂层SEM形貌
        4.3.3 导热性
        4.3.4 结合力
        4.3.5 电化学测试
            4.3.5.1 电化学阻抗谱
            4.3.5.2 极化曲线
    4.4 结论
    参考文献
第五章 石墨烯/壳聚糖季铵盐复合涂层的防腐性能探究
    5.1 前言
    5.2 实验
        5.2.1 壳聚糖季铵盐溶液
        5.2.2 石墨烯/壳聚糖季铵盐复合膜层的制备
        5.2.3 石墨烯/壳聚糖季铵盐/DTM复合涂层的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 沉积溶液稳定性
        5.3.2 电沉积条件的确定
        5.3.3 扫描电子显微镜(SEM)分析
        5.3.4 原子力显微镜(AFM)分析
        5.3.5 石墨烯/壳聚糖季铵盐复合膜层耐蚀性测试
        5.3.6 石墨烯/壳聚糖季铵盐膜层与DTM复合涂层的适配性研究
        5.3.7 石墨烯复合涂层的防腐机理初探
    5.4 结论
    参考文献
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究工作展望
攻读硕士学位期间发表与交流的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]人工时效7055铝合金晶间腐蚀形貌与微观机理的关系[J]. 章国辉,杨修波,黄磊萍,陈江华.  稀有金属材料与工程. 2018(11)
[2]金属缓蚀剂的研究进展[J]. 任铁钢,苏慧双,刘月,王丽.  化学研究. 2018(04)
[3]铝及其合金的腐蚀与防蚀管理探讨[J]. 周宏伟.  世界有色金属. 2017(24)
[4]石墨烯基涂层防护性能的研究进展[J]. 刘栓,王春婷,程庆利,赵霞,赵文杰,赵海超,郭小平,陈建敏.  中国材料进展. 2017(05)
[5]低压热丝化学气相沉积法快速合成1-2层石墨烯薄膜[J]. 刘进,吕媛媛,张志勇,闫军锋,赵武,贠江妮,翟春雪.  西北大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性[J]. 黄国家,陈志刚,李茂东,杨波,辛明亮,李仕平,尹宗杰.  化学学报. 2016(10)
[7]石墨烯用于金属腐蚀防护的研究[J]. 顾林,丁纪恒,余海斌.  化学进展. 2016(05)
[8]氧化-还原法制备石墨烯[J]. 迟彩霞,乔秀丽,赵东江,赵九蓬,田军.  化学世界. 2016(04)
[9]石墨烯的制备及其在能源方面的应用研究进展[J]. 徐驰,朱和国.  材料科学与工程学报. 2016(02)
[10]扫描电子显微镜在无机材料表征中的应用[J]. 杨志远,杨水金.  湖北师范学院学报(自然科学版). 2015(04)

硕士论文
[1]防腐涂层在不同腐蚀环境中的防腐性能研究[D]. 伯忠维.青岛理工大学 2013



本文编号：3460316