碳钢表面复合涂层的制备及在海水中的防腐性能研究
随着碳钢材料越来越广泛的应用在海洋环境中,海洋环境中的防腐问题也受到了越来越多的重视。由于传统的防腐手段在海洋中的使用受到限制,且易造成严重的环境污染,因此研究方便,实用,经济,环保的新型海洋防腐材料成为当今的热门话题。
我们首先运用化学镀的方法在碳钢基底之上制备了Ni-P及不同PTFE颗粒含量的Ni-P-PTFE防腐镀层,并分别运用XRD、SEM、EDS、极化曲线和电化学阻抗等方法对其形貌、物相、组分和海水中的防腐性能进行了研究。结果表明:镀层的微观形貌随着镀层中PTFE颗粒含量的变化而产生巨大的差异。镀层的电化学防腐性能随着镀层中PTFE含量的增加明显降低,在镀液中只含有少量的PTFE乳液的情况(0.2mL/L),制备的镀层在海水中都具有最好的防腐性能,这归因于少量的PITE颗粒的复合填充了镀层表面的细微孔洞。另外,海水灭菌处理对镀层的防腐性能也有一定的影响。
我们还设计运用溶胶-凝胶法制备TiO2/ZnO复合陶瓷防腐涂层。在此之前,我们对涂层制备中使用的TiO2/ZnO复合溶胶进行了后处理,并通过TG/DTA、XRD、SEM、HRTEM、FTIR、紫外吸收波谱等测试方法对得到的复合粉体的热稳定性、形貌、粒径、物相和光催化性能进行了探讨。结果显示:高温处理的TiO2/ZnO复合粉体的结晶度得到了大幅度的提高,TiO2也由锐钛矿相转化成了金红石相,并且在热处理过程中TiO2和ZnO颗粒发生化学反应生成ZnTiO3相;经过氨水后处理的复合粉体,相的转变和化学反应一定程度上得到了抑制;复合粉体经过高温和NH3H2O处理后,光催化活性得到明显提高,这归因于粉体结晶度的提高、锐钛矿晶型的存在以及粉体平均粒径的减小。
在上述实验基础之上,我们在碳钢基底上制备TiO2/ZnO复合陶瓷防腐涂层,并分别运用XRD、SEM、EDS、极化曲线、电化学阻抗等方法对其形貌、物相、组分和海水中的防腐性能进行了研究。实验结果显示:纯TiO2涂层煅烧后会出现很多裂纹,而TiO2/ZnO复合涂层热处理后表面致密,无明显裂纹。煅烧后基底会发生不同程度的氧化,且氧化物会与ZnO颗粒发生反应生成新的物质。TiO2/ZnO复合涂层低温下防腐性能较差,其中纯TiO2涂层的性能最差;而温度的升高对镀层的防腐性能有一定的提高作用。涂层厚度的增加也会提高防腐性能。
碳钢;表面复合涂层;化学镀;海水腐蚀;海洋防腐材料
中国海洋大学
硕士
材料物理与化学
田进涛
2011
中文
TG174.445;TF761.4
86
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）