石墨烯纳米片提升环氧富锌涂层耐蚀性的影响机制研究

环氧富锌涂层(ZRE)在海上风电、高速列车中防腐蚀方面得到了广泛应用,富锌涂层中作为牺牲阳极相的Zn粉利用率与涂层中的微导电通道有关.通过向ZRE中添加石墨烯纳米片(GNP)来提高ZRE的屏蔽性能和涂层中Zn粉的阴极保护效率,研究了添加0.5％(质量分数)GNP的ZRE涂层对碳钢保护的长效性影响.利用SEM和光学显微镜对模拟海水浸泡后的涂层表面微观形貌和碳钢基体的宏观形貌进行表征;通过对比涂层电化学阻抗中的特征低频阻抗|Z|0.01Hz和特征频率f-45°随时间的变化规律,发现GNP可显著提升ZRE涂层的耐蚀能力.采用微区电化学测试技术(SVET)研究了表面带模拟缺陷ZRE涂层在模拟海水中的腐蚀发展过程,发现GNP可显著扩展Zn粉的牺牲阳极保护区域,可将40％(质量分数,下同)Zn含量的ZRE涂层的|Z|0.01Hz提高1个数量级.在120 h浸泡周期内,含GNP的ZRE涂层可以为缺陷下的碳钢基体提供有效的阴极保护.进一步研究表明:0.5％的GNP对40 ％ZRE防腐蚀性能提升最明显,其次是70％ZRE和10％ZRE.这是因为ZRE涂层内均匀分散的GNP片层结构不仅可显著提升ZRE涂层的物理屏蔽性能,同时还通过GNP-Zn微电偶激活了Zn粉牺牲阳极活性,以及通过桥梁作用强化了Zn颗粒之间的联络导电能力,从而提高了涂层中Zn粉的利用效率.     

二氧化硅/玻璃鳞片协同增强的环氧树脂耐磨性研究

以环氧树脂(EP)为基体，通过添加玻璃鳞片(GF)和改性纳米SiO₂制备了SiO₂/GF/EP复合涂料，考察了纳米SiO₂添加量对复合涂料性能的影响，通过傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对涂层的结构和断面形貌进行了表征。结果表明：利用硅烷偶联剂对纳米SiO₂进行改性处理，在其表面引入了可与环氧基团反应的氨基基团；当纳米SiO₂添加量为5%(质量分数)、GF添加量为30%(质量分数)时，复合涂层的硬度比纯EP提高了57.7%,磨损失重和摩擦系数比纯EP减小了57.0%、49.3%;改性纳米SiO₂和GF与EP基体界面相容性良好，与纯EP相比，SiO₂/GF/EP复合涂层的韧性和致密性明显提高。     

纳米SiO2-氧化石墨烯/环氧涂层的制备及其防腐蚀性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,并将GO与经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性的纳米SiO₂进行复合,制备出纳米SiO₂-GO。通过FTIR、XRD、SEM、TEM等分析手段对SiO₂-GO进行表征。采用机械搅拌与超声分散的方法将SiO₂-GO添加到环氧树脂（EP）中。对添加不同质量分数纳米SiO₂、GO和纳米SiO₂-GO的EP基复合材料涂层的物理性能和电化学性能进行测试。结果表明,与纯EP涂层相比,SiO₂/EP、GO/EP和纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度、附着力和耐腐蚀性能得到显著增强,其中加入2wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层硬度达到5 H,附着力等级达到1级,浸泡24 h后涂层保护效率为99.33%。15天浸泡试验结果表明,添加1.5wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度达到5 H,附着力达到1级,涂层保护效率仍能达到97.12%。     

十二烷基苯磺酸二次掺杂聚苯胺/环氧有机硅复合涂层的防腐性能

以自制的十二烷基苯磺酸二次掺杂聚苯胺为防腐颜料,制备质量分数为0.5%,1.0%及1.5%的十二烷基苯磺酸二次掺杂聚苯胺/环氧有机硅复合涂层,利用扫描电子显微镜观察不同掺量十二烷基苯磺酸二次掺杂聚苯胺在环氧有机硅涂层中的分散状态,并通过开路电位、电化学阻抗谱及Tafel曲线对比分析涂层的耐腐蚀性能。结果表明,十二烷基苯磺酸二次掺杂聚苯胺添加量为1.0%时,其在环氧有机硅涂层的分散均匀且致密,并在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡后对Q235低碳钢表现出良好的防腐效果。     

石墨烯水分散液:增强水性环氧涂料的耐蚀性

高性能石墨烯增强环氧(G/EP)复合涂层制备的主要挑战是G纳米片在水性EP基体中的均匀分散,通过石墨烯量子点(GQDs)非共价键功能化成功地制备出了具有良好分散能力的G纳米片。该石墨烯(G)纳米片可用作水性EP涂层的屏蔽增强剂,并能显著改善水性EP涂层的防腐性能。在3.5%NaCl水溶液中浸泡96 h后,纯EP涂层的阻抗从10~6Ω·cm~2急剧下降10~5Ω·cm~2,而G/EP涂层的阻抗模量仅从10~7Ω·cm~2下降到10~6Ω·cm~2,其阻抗约提高到了近两个数量级。另外,极化曲线测试表明,G/EP涂层的防腐效率从纯EP涂层的92.3%提升至99.1%。     

纳米SiO2/环氧复合钢板涂层材料机械及耐腐蚀性能

研究了纳米SiO₂添加量对环氧复合钢板涂层硬度、 T弯和应变等机械性能的影响, 并通过盐雾试验和电化学交流阻抗技术对涂层的耐腐蚀性能进行了测试。研究表明, 纳米SiO₂添加量为2.0%时, 涂层性能有较大的提高, 铅笔硬度从H提高到2H, T弯从4T改善到2T, 涂层的耐盐雾时间也由720h增加到1030h, 提高了40％以上。从电化学交流阻抗谱图得出, 添加量为2.0%的纳米SiO₂复合涂层的阻抗值最大, 高于未添加纳米SiO₂涂层的阻抗值近2个数量级。另外, 涂层的SEM照片显示, 纳米SiO₂添加量为2.0%时, 颗粒较均匀地分散, 黏接紧密, 形成较为致密的复合涂层。      

石墨烯对激光熔覆钴基合金组织和性能的影响

为了研究石墨烯对激光熔覆钴基合金涂层显微组织与性能的影响，选用合金化的Stellite6粉末和石墨烯混合作为熔覆材料，在同一工艺参数下在00Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢上制得石墨烯质量分数为0.5%～2.0%的复合涂层。结果表明：激光熔覆过程使少量石墨烯烧损，部分得以保留；当石墨烯含量达到1.5%时涂层出现了较明显的裂纹；随着石墨烯含量的增加，涂层的硬度最高达到720 HV;当石墨烯含量为0.5%时，磨损量由2.31 mg减小至1.96 mg,涂层耐磨性提高，过量的石墨烯使涂层耐磨性下降；当石墨烯含量为0.5%～1.0%时，空泡腐蚀失重约为Stellite6涂层的1/3,涂层的抗空蚀性能提高，超过1.0%时涂层因出现裂纹缺陷导致抗空蚀性能显著劣化。     

硅烷改性纳米TiO2-Zn-Al/水性环氧涂层的防腐性能

为实现纳米TiO₂颗粒的均匀分散,首先对纳米TiO₂进行硅烷改性,再通过溶液共混法制备出不同纳米TiO₂添加量的硅烷改性纳米TiO₂-Zn-Al/水性环氧复合涂层。研究了纳米TiO₂与Zn-Al片层粉在涂层中的综合作用。利用XRD和FTIR分析涂层的物相组成和组织结构,SEM和EDS表征涂层表面的微观形貌和元素组成,采用极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）研究涂层的耐腐蚀性能。EDS和FTIR表明,经改性的纳米TiO₂均匀分散于涂层中,纳米TiO₂与环氧树脂的枝联作用使涂层更加致密。EIS结果显示,由于Zn-Al片层粉与纳米TiO₂的枝联和填充作用,使添加纳米TiO₂的硅烷改性纳米TiO₂-Zn-Al/水性环氧涂层腐蚀行为较未添加纳米TiO₂时有所减缓。当纳米TiO₂添加量增加到4wt%时,硅烷改性纳米TiO₂-Zn-Al/水性环氧涂层的腐蚀电流密度为9.86×10^-6 A/cm²,比未添加纳米TiO₂的涂层高一个量级。     

激光熔覆MoSi2颗粒增强Co基涂层的耐磨性能研究

奥氏体不锈钢因低硬度和较差耐磨性限制了其应用,故改善不锈钢表面性能对于促进其应用有重要的工程意义。利用激光熔覆技术制备了不同质量分数(0,20%,40%)的MoSi₂增强Co基合金的复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)等方法研究了MoSi₂的添加量对复合涂层的显微组织、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明：MoSi₂的加入使复合涂层显微组织柱状晶向等轴晶和平面树枝晶转变,且具有细化组织的效果;随着MoSi₂含量的增加,Co基复合涂层的显微硬度和耐磨性能也随着提高。当MoSi₂的含量为40%时,MoSi₂/Co基复合涂层的显微硬度高达1 455HV_0.2,磨损率为6.9×10^-5 mm³/(N·m);在凝固过程中形成的硬质相(Cr₅Si₃、MoSi₂、Mo₅     

CeO2加入含量对铁基合金涂层显微组织和摩擦学性能的影响

为改善12Cr1MoV钢表面的磨损性能，以铁合金粉和CeO₂粉的混合物为原料，采用激光熔覆技术在12Cr1MoV钢表面制备含CeO₂铁基合金涂层，研究原料中CeO₂质量分数(0～1.5%)对涂层的金相组织、物相组成、显微硬度、摩擦磨损性能、冲击磨料磨损性能的影响。结果表明：CeO₂的加入能够对涂层起到减少缺陷和细化晶粒的作用，当CeO₂质量分数为1.0%时，涂层组织致密、细化效果最明显、涂层组织最好。CeO₂的加入对涂层物相组成有明显影响，含CeO₂涂层由Fe(Cr)固溶体、CeNi₃和Cr₂₃C₆组成。随着CeO₂含量的增加，涂层硬度呈现先升高后降低的趋势，摩擦因数、摩擦磨损质量损失和冲击磨料磨损质量损失呈现先降低后增加的趋势；当CeO₂的质量分数为1.0%时，涂层的显微硬度最高，比未添加CeO₂涂层提...     

等离子喷涂制备ZrB2-MoSi2复合涂层及其抗氧化性能

采用喷雾干燥与真空烧结技术制备出不同MoSi₂含量的ZrB₂-MoSi₂球形团聚粉末, 并以平均粒径为30 μm的ZrB₂-MoSi₂团聚粉末为原料, 利用大气等离子喷涂法在C/C复合材料表面制备包覆完整的ZrB₂-MoSi₂复合涂层, 借助XRD、SEM等对涂层的组织结构以及涂层的抗氧化性能进行了研究。结果表明: ZrB₂-MoSi₂涂层结构均匀致密, 结合强度达到7.2 MPa。适当含量的MoSi₂, 可以提高涂层的抗高温氧化性能; ZrB₂-40wt%MoSi₂涂层C/C复合材料试样在1500℃静态空气中氧化9 h, 失重率仅为1.7%, 涂层具有良好的自愈合能力, 表现出优异的抗高温氧化性能。     

高温热还原氧化石墨烯/聚酰亚胺复合涂层的制备及防腐蚀性能研究

将高温热还原氧化石墨烯(TRGO)作为二维纳米填料添加到聚酰亚胺(PI)聚合物基质中, 制备了不同质量分数的TRGO/PI纳米复合耐蚀涂层, 采用交流阻抗谱和动电位极化曲线评估了涂层在模拟海水(3.5wt%NaCl溶液)中的电化学腐蚀行为。结果表明: 与纯PI涂层相比, 添加TRGO可以显著提高涂层的电阻和腐蚀防护效率; 当TRGO的添加量为0.3wt%时, 对涂层耐蚀性能的增强效果最好, 最大涂层电阻为1.3176×10⁶ Ω, 最高腐蚀防护效率可达到99.65%, 其防蚀增益与片层结构TRGO的物理阻隔性能有关。     

氧化石墨烯改性碳纤维/环氧树脂复合材料的湿热性能及微观形貌

采用湿法预浸技术和模压工艺制备了氧化石墨烯(GO)改性碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料,研究了GO在室温干态及湿热处理后对CF/EP复合材料动态热力学性能和层间剪切性能的影响,并通过微观形貌分析了复合材料的改性机制。结果表明,当GO添加量分别为0.5%和0.8%时,GO-CF/EP复合材料的玻璃化转变温度(T_g)得到明显提高,由CF/EP复合材料的184.4℃分别提高到197.7℃和199.5℃;GO-CF/EP复合材料经湿热处理后,GO-CF/EP复合材料的T_g的保持率比CF/EP略低。GO添加量分别为0.05%和0.1%时,GO-CF/EP复合材料的层间剪切强度由CF/EP复合材料的59.7 MPa分别提高到70.2 MPa和72.2 MPa;GO-CF/EP复合材料进行湿热处理后,GO添加量为0.05%的GO-CF/EP复合材料和GO添加量为0.1%的GO-CF/EP复合材料层间剪切强度较CF/EP复合材料高,但GO-CF/EP复合材料的湿热后层间剪切强度保持率均低于CF/EP复合材料。力学损耗分析表明,GO有效提高了CF与EP基体间的界面黏结作用。微观形貌分析表明,GO的存在可有效分散裂纹能量并使裂纹发生偏转,使GO-CF/EP复合材料抵抗裂纹扩展的能力提高。      

煤基聚苯胺防腐蚀性能及其机理的研究

为了进一步弄清煤基聚苯胺与环氧树脂共混防腐蚀涂料的性能及其相关机理,采用干/湿态附着力、加速浸泡后涂层的鼓泡和腐蚀性能测试、SEM分析、电化学测试等方法,对相关性能进行了分析,并与几种常规防腐蚀涂料(如环氧富锌底漆、聚氨酯防腐蚀漆、银粉漆和氧化铁红防锈漆)进行了对比.结果证明,该涂料在屏蔽性能、阳极保护作用效果和缓蚀性能等方面都具有良好的效果.建立了相关的模型,并解释了煤基聚苯胺具有这些作用的相关防腐蚀机理.     

原位聚合法制备PANI/EP导电防腐蚀涂层

传统方法制备的聚苯胺防腐蚀导电涂层,聚苯胺易下沉,使涂层电导率差.为此,借用原位聚合方法制备了聚苯胺/环氧树脂(PANI/EP)复合防腐蚀涂层.利用相应的性能测试方法检测和比较了不同反应条件下(如苯胺单体用量、引发剂的用量、酸量、聚合时间)合成的聚苯胺复合涂层的导电性能,并将其与传统方法制备的涂层进行了比较.结果表明:降低了氧化剂、酸的用量;因为降低了聚苯胺的粒径而减轻了聚苯胺粒子在涂层中的下沉,从而提高了涂层的导电性能,电导率达到1.6×10-2S/m.     

Effect of Nano Clay on Corrosion Protection of Zinc-rich Epoxy Coatings on Steel 37

Epoxy zinc rich coatings containing clay nanoparticles were prepared and the effect of clay content on the cathodic protection performance of the coatings was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy(EIS) and immersion test. Open circuit potential(OCP) measurements and immersion tests were also carried out to better understand the behavior of zinc rich coating. EIS and OCP measurements showed that addition of 1 wt% clay improved the cathodic protection duration and sacrificial properties of the epoxy zinc rich coating. Transmission electron microscopy(TEM) photographs confirmed that clay nanoparticles were successfully dispersed in the coating matrix loaded with 1 wt% clay. Immersion test results indicated that addition of 1 wt% clay nanoparticles in zinc rich epoxy coatings increased the cathodic protection ability of coatings.     

超音速火焰喷涂NiCr金属陶瓷涂层的高温硫腐蚀性能

超（超）临界机组锅炉管在硫含量较高的烟气环境中常遭受严重的高温硫酸盐及硫化腐蚀,成为锅炉安全的隐患。在2Crl3不锈钢表面利用超音速火焰喷涂（HVOF）制备了NiCr金属陶瓷涂层（1375VM和TPRI—A）,并用超音速电弧喷涂（SWAS）制备传统45CT涂层以作比较,研究了各涂层在700℃,H2—1％H2s环境中的硫...     

抑制剂对WC-Co硬质合金涂层性能的影响

利用原位还原碳化反应合成的超细WC-12Co复合粉末作为原料, 分别添加1.0wt%晶粒长大抑制剂即VC、Cr₃C₂和NbC, 经团聚造粒和超音速火焰(HVOF)喷涂制备了超细结构的硬质合金涂层。研究了不同晶粒长大抑制剂对涂层的显微组织结构、物相、硬度、耐磨性能和耐蚀性能的影响。结果表明, 与未添加晶粒长大抑制剂涂层相比, 添加1.0wt% VC或Cr₃C₂制备的硬质合金涂层中WC颗粒的平均尺寸降低了约49%, 涂层硬度明显提高, 磨损速率降低了约52%~55%。添加1.0wt% NbC对制备涂层中WC颗粒尺寸的抑制作用不明显, Co粘结相中由于形成了(W, Nb)C化合物, 其耐蚀性获得显著提高, 但该化合物脆性大, 导致涂层耐磨性不及添加VC和Cr₃C₂制备的涂层。     

共价功能化POSS/PDMS防腐复合涂层的研究

首先采用硅烷偶联剂通过水解缩合反应方法合成氨基功能化倍半硅氧烷(POSS-NH₂),利用其表面氨基通过表面接枝聚合方法在倍半硅氧烷表面接枝磺化聚苯胺以实现其共价功能化,将磺化聚苯胺功能化倍半硅氧烷和聚二甲基硅氧烷通过溶液共混,利用滴涂法在Q235钢材表面制备出疏水防腐涂层。通过核磁共振(NMR)和傅里叶转换红外光谱(FT-IR)对氨基功能化倍半硅氧烷和磺化聚苯胺功能化倍半硅氧烷的结构进行表征分析;利用光电子能谱(XPS)分析磺化聚苯胺功能化倍半硅氧烷的化学组成和元素含量比例;利用扫描电子显微镜(SEM)表征磺化聚苯胺功能化倍半硅氧烷的微观形貌,观察到表面形貌较规整、呈颗粒状、纤维较粗的结构;采用静态接触角测试分析了四种涂层的疏水性,制备出的共价功能化POSS/PDMS防腐复合涂层疏水性最佳,接触角达到115°;采用EIS电化学阻抗谱和Tafel极化曲线测试表征了四种涂层的耐腐蚀性能,结果表明:共价功能化POSS/PDMS防腐复合涂层的腐蚀电位更大,腐蚀电流密度较小,由此表明所制备的材料具有优异的防腐性能。并且发现涂层的接触角越大,防腐性能越好。