铝合金表面膜的制备及耐蚀性能研究

发布时间：2020-08-21 14:56

【摘要】：铝合金作为一种轻金属,应用的领域也十分的广泛,铝合金表面特别容易形成氧化膜以保护铝合金,但是当该氧化膜遭受到永久性破坏时,铝合金的耐蚀性较差问题也就凸显出来了。本文主要采用简单、低成本、绿色不污染的方法,在铝合金6061表面制备保护性膜层,提高铝合金的耐蚀性能。分别采用了多种不同的方法在铝合金6061表面制备了3种耐蚀性保护膜层,并通过电化学测试研究了其在强酸性测试溶液0.5 M H_2SO_4+2ppm HF中的耐蚀性能。此外,还通过多种表征手段对铝合金表面的膜层及其化学成分进行了分析和讨论。主要研究结果如下:一、利用自组装和水热法在铝合金6061表面制备石墨烯-二氧化锡复合膜。使用场发射扫描电子显微镜研究复合膜的表面形貌,使用X射线衍射、拉曼光谱和X射线光电子能谱研究复合膜的组成和微观结构。通过电化学测试研究了在0.5 M H _2SO_4+2ppm HF的混合酸性溶液中石墨烯-二氧化锡复合膜的腐蚀行为,结果表明,复合膜在该酸性溶液中保护效率高达99.727%,说明该石墨烯-二氧化锡复合膜能极大地改善该合金在酸性环境中的腐蚀问题。二、采用喷涂法和热解法在铝合金6061表面成功制备了高防腐性能的壳聚糖热解膜。壳聚糖是一种环保的多糖类物质,由于其分子结构中含有大量的氨基和羟基官能团,可以通过热解获得碳源。通过在0.5 M H_2SO_4+2 ppm HF的混合酸性溶液中进行电化学测试,对其交流阻抗、极化曲线以及等效电路进行了研究。采用场发射扫描电子显微镜及其附属能谱仪,原子力显微镜,X射线衍射,拉曼光谱,傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱。结果表明,铝合金表面的膜为氮掺杂的部分石墨化的碳薄膜,相比空白铝合金6061的腐蚀电流密度,在其表面制备了热解膜之后,其大小从1.247×10~(-4) A·cm~(-2)下降到7.461×10~(-8) A·cm~(-2),保护效率达到了99.940%。三、采用自组装的方法在在铝合金6061表面成功制备了聚乙烯亚胺-氧化石墨烯-壳聚糖(PEI-GO-chitosan)复合膜,主要是利用不同物质间的氢键或静电吸引作用,实现这三种物质的复合。使用场发射扫描电子显微镜研究复合膜的表面形貌,以及拉曼光谱和X射线光电子能谱研究复合膜的组成和微观结构。通过电化学测试研究了在0.5 M H_2SO_4+2 ppm HF的混合酸性溶液中PEI-GO-chitosan复合膜的腐蚀行为,结果表明,复合膜在该酸性溶液中保护效率高达99.985%,说明该PEI-GO-chitosan复合膜有效的提高该铝合金在酸性环境中的耐蚀性能。
【学位授予单位】：上海电力学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG178
【图文】：

结构示意图,双极板

航天航空工业、国防工业、电子、汽车制造业件下会形成氧化膜，氧化膜的厚度一般为 5 n坏会立即自行修复，使得铝较其他金属有更好膜燃料电池双极板材料电池(PEMFC，又称聚合物电解质膜燃料电池气与氧气反应产生的化学能转变为电能，排出，具有高效、节能、环保、启动快及工作温度的重要组成组分，不仅占整个电池堆质量的 7堆的生产成本中也占据相当大的比例，所以对 PEMFC 的结构[13]如图 1-1 所示，主要由两个。双极板在质子交换膜燃料电池中有很多作用分布、活性区域的散热、电池之间电流的传导达到以上这些作用，理想的双极板应当具有很强度、高阻气能力等特性。

三相图,固体表面,液滴,接触角

而其耐蚀性能也得到了很大的提升。水表面润湿性主要取决于表面能、表面粗糙度或者表面的微的接触角小于 90°，疏水表面的接触角大于 90°，而当该表面具有超疏水性。所谓接触角是指液滴在固-液接角。固-液界面的界面性质在冶金过程中具有重要的作体在固-液-气三相系统中对固体的浸润程度为特征。图面和引力之间的平衡趋于稳定[41]，在三相接触的点 A以用杨氏方程[42]来表示，公式如下： cosθ 触角，γSG、γLS、γLG分别代表固-气、液-固、液-气两间内自由能的变化也会增加润湿性，在这样的驱动力。

示意图,表面制备,复合膜,过程

章铝合金表面石墨烯-二氧化锡复合膜的制备及耐蚀性能研6 h 的干燥处理。61 表面制备石墨烯-二氧化锡复合膜的过程如图 3-1 验，由于铝合金经过刻蚀后获得羟基（ OH），而 P解质、GO 溶液则带有负电荷，因此可以通过正负电二甲基氯化铵（PDDA）和 GO 沉积到铝合金表面。DDA 水溶液中 10 min，随后用大量的去离子水清洗，.%的 GO 水溶液中 10 min，随后依然用大量的去离子两种溶液中交替轮回进行自组装 5 次、10 次、15 次(PDDA-GO)10和(PDDA-GO)15。然后再进行水热反水热的温度，将试样与前驱体溶液转移至水热反应釜墨烯-二氧化锡复合膜，试样分别标记为(PDO2和(PDDA-GO)15-SnO2。

【参考文献】